人腦有1000億個神經元或神經細胞和1萬億個支持細胞或叫神經節細胞。神經節細胞為神經元提供養分。神經元相互連接，形成了1000萬億個接合點，這些接合點稱為“突觸”。他們從懷孕期間大腦初始形成開始，就不斷地生長發育。
盡管人腦結構復雜，可發育十分迅速，人腦發育起源于卵子受精后1周內。受精卵不斷分裂，一部分形成大腦，其余的則形成神經系統。在母親尚未注意其月經推遲時，胚胎的大腦已分成了三部分。
例如，卵子在周日受精，到星期三胚胎就已經由至少30個細胞組成了，到了星期五這些細胞已在子宮著床了。下周一，外胚層膜、神經系統和感覺器官開始形成。到第三周，外胚層看上去開始像皮膚了，腦部也出現了明顯的膨起。
在懷孕不到1個月的時候，整個胚胎看似一條小魚，尾部凸起呈包頭樣，很像句子中的逗號。大腦中明顯形成了兩條溝，一條隔開了前腦和中腦，另一條隔開了中腦和后腦。直到這時，媽媽才發覺自己懷孕了。
孕期第5周，細胞大量分裂，形成大腦半球，半球然后迅速增大、生長。大腦皮質的發育在胚胎發展過程中是最為奇特的。
孕期第7周，前腦形成兩個如豌豆大小的腦泡。其細胞壁只有兩層，薄如發絲。在兩個腦泡之間，尚未長成的神經細胞上下游移，然后分裂形成兩種新的細胞，其中一些新細胞形成樹突和軸突，其余的形成起支撐作用的神經節。
在通常情況下，到懷孕第15周時，大腦才明顯地分成了6個區：前腦2個區，中腦1個區，后腦3個區，這些區域形成大腦的基本框架，幫助大腦正常分化成各種結構：腦膜、神經、纖維、細胞核、神經節等。
到第33周時，大腦的神經中樞基本形成，并和周身相連。由胎兒時期到出生，直至十七八歲，大腦始終在持續發育著。至此，通過基因與環境——先天因素與后天因素的綜合影響，大腦完全形成了。