Aivot ja selkäydin muodostavat keskushermoston (CNS) ja ovat yleensä ensimmäisten kehon osien joukossa, jotka alkavat kehittyä. Merkittävässä ihmisen kehitysvaiheessa alkion pinta tyypillisesti taittuu ja sulkeutuu muodostaen putken, mikä merkitsee keskushermoston kehityksen alkua. Tämän seurauksena muodostuu rakenne, jota kutsutaan neuroporeksi ja joka yleensä sulkeutuu neljän raskausviikon jälkeen. Silloin voi kehittyä useita aivojen päävesikkeleitä. Keskushermostoa muutetaan edelleen koko elämän ajan, kun hermosolut, joita kutsutaan neuroneiksi, kasvattavat aksoneja, synapsia ja kasvukartioita, kun niitä stimuloidaan.
Keskushermoston kehitys alkaa, kun alkion kudos notokordiksi kutsutun rakenteen yläpuolella muuttuu neurologiseksi. Tyypillisesti muodostuu ura ja sitten taittuu kummallekin puolelle. Nämä sulkeutuvat normaalisti keskeltä ja sitten peräkkäin kummaltakin puolelta hermoputken muodostamiseksi. Neuraalikanava kehittyy edelleen ja ylä- tai rostraliosasta tulee aivojen osia, kun taas muu osa kanavasta muuttuu tyypillisesti selkäytimeksi.
Neuraalisen harjan taitoksissa monista soluista tulee hermorakenteita, joita kutsutaan ganglioiksi, sekä suojaavia kudoksia, jotka ympäröivät aivoja ja selkäydintä. Vesikkelit, jotka muodostavat yleisen kehyksen tietyille aivojen osille, muodostuvat yleensä jälkikäteen. Näitä ovat etu-, keskiaivot ja taka -aivot. Neuraaliputken kolme solukerrosta kehittyvät myös muodostamaan selkäytimen; eri solut ja erilaiset rakenteet johdossa muodostuvat tästä prosessista. Kahdeksan raskausviikon ja keskushermoston kehityksen myötä johto muodostuu yleensä koko nikamakanavan kanssa.
Hermosolut elävät tyypillisesti koko eliniän. Ne voivat kuolla pois, mutta sen sijaan, että ne korvataan muilla soluilla, neuronien väliset yhteydet voivat muuttua. Keskushermoston kehitys on usein riippuvainen solujen sisältävien aksonien kasvusta. Prosessiin vaikuttaa sopiva määrä kalsiumia kussakin solussa, kun taas synapsit kypsien aksonien päihin muodostuvat yleensä neurotropiiniproteiinien lauetessa.
Aksonit kasvavat ja muodostavat yhteyden aivojen eri alueisiin. Jotkut solut voivat toimia oppaina tiettyä polkua pitkin, kun taas joidenkin solupintojen molekyylit voivat torjua aksonirakenteiden kasvukartioita. Tiettyjen alueiden kemiallinen koostumus voi aiheuttaa aksonien ja hermojen kiinnittymisen niihin. Oikea keskushermoston kehitys on tyypillisesti tärkeintä alkion vaiheessa, koska se voi vaikuttaa jonkun hyvinvointiin koko elämän ajan. Keskushermostoon vaikuttavat myös aikuisikään liittyvät soluprosessit, jotka usein mahdollistavat aivojen sopeutumisen ympäristöön.