Hayvanların vücudunun içinde ve dış çevrede meydana gelen etkileri algılayan, bu bilgileri toplayan, değerlendiren ve gerekli yerlere ulaştıran organ sistemine sinir sistemi denir. Sinir sistemi ayrıca organların ve kasların hareketlerini de dengelemektedir.

Beyni olmayan hayvanlar duygu ve düşünceye sahip değildir ve iç ve dış etkileri organlara iletme görevini üstlenmezler. Bu hayvanlar, sinir sistemleri yardımıyla çevresel değişikliklere tepki verebilirler.

Süngerlerde dış çevreden gelen sinyalleri algılayacak ve iletecek hücreler bulunmamaktadır. Ancak, vücutlarındaki hücreler dış çevreden gelen etkenlere tepki verebilir. Bu sinyaller hücreler arasında iletilebilir.

Hidra ve diğer sölenterlerde merkezi sinir sistemi bulunmaz. Yalnızca sinir hücreleri bulunan hidranın sinir sistemi "ağsı sinir sistemi" olarak adlandırılır.

Deniz anasındaki sinir sistemi hidra'ya göre daha gelişmiştir. Deniz anasındaki sinir sisteminde iç merkezlerden alınan bilgiler ışınsal yolla çevredeki sinir hücrelerine iletilir ve bu sistem "ışınsal sinir sistemi" olarak adlandırılır.

Yassı solucanlarda, vücutlarının her iki tarafında birer sinir kordonu bulunur ve bu kordonlar enlemesine birbirine bağlıdır. Bu nedenle "ip merdivenli sinir sistemi" olarak adlandırılır. Başlarının içinde sinir kordonlarının uç kısmında sinir hücrelerinin oluşturduğu halkalar bulunur. Bu halkalara "gangliyon" denir ve beyin görevi görür.

Toprak solucanlarında da ip merdiveni sinir sistemi bulunur. Her bir halka segmentinde iki ganglion bulunur. Baş kısmındaki ganglion merkezi sinir sistemi görevi görür.

Salyangoz ve mürekkep balığı gibi yumuşakçalarda, yengeç, böcek ve örümcek gibi eklem bacaklılarda gelişmiş derecede bir merkezi sinir sistemi mevcuttur.

Omurgalı hayvanların sinir sistemi, insanlarda olduğu gibi merkezi sinir sistemi ve çevresel sinir sistemi olarak ikiye ayrılır. Omurgaların içinde omurilik, kafatasının içinde ise beyin bulunur.

Memeli hayvanlardan balıklara kadar tüm omurgalı hayvanların yapıları genel olarak benzerdir. Ancak balıkların beyni iki yarım küre halinde ayrı bulunur.