Hermoston kehitystä ohjaavat geneettiset tiedot, ravitsemus sekä alkion solu- ja molekyylisignaalit. Aivot ja selkäydin alkavat muodostua raskauden alkuvaiheessa, mutta kypsyminen kestää vuosia. Ihmisillä lapsen hermoston kehitykseen vaikuttavia tekijöitä syntymän jälkeen ovat aistielimet, ympäristö ja se, missä määrin aivot ja hermosto haastuvat kasvamaan. Aikuisten hermoston kehitys riippuu plastisuudesta, aivojen kyvystä sopeutua, oppia uusia asioita ja suorittaa uusia tehtäviä.
Alkioissa kehitystä ohjaavat kasvutekijöiksi kutsutut geenit, jotka kertovat soluille milloin ja missä kasvaa. Solukerros erillään proto-kudoksesta, jota kutsutaan ektodermiksi. Näistä tulee hermosolun soluja, jotka eriytyvät selkäytimeksi ja ääreishermoiksi, ja hermoputkeen, josta aivot muodostuvat. Neuraalimuutto seuraa, kun neuronit järjestäytyvät kemiallisten signaalien mukaan paikoissa, joissa ne pysyvät pysyvästi. Kasvavilla aksoneilla, hermosolurungon projektioilla, on erityinen kärki, jota kutsutaan kasvukartioksi ja joka etsii näitä kemiallisia vihjeitä.
Tämän alkuvaiheen aikana kehitykseen vaikuttavia tekijöitä ovat geneettiset “kytkimet”, jotka ohjaavat kudoksen kasvua alkiossa ja nisäkkäissä, mukaan lukien ihmiset, äidin ruokavaliossa. Monet kemikaalit, joita kutsutaan teratageeneiksi, voivat heikentää hermoston muodostumista. Alkoholi, tupakka, jotkut torjunta-aineet, virukset ja jopa rasvaliukoisten vitamiinien yliannostus voivat aiheuttaa synnynnäisiä vikoja tai alkion tai sikiön kuoleman. Hermostojen kehitys on alttiimpia näille aineille raskauden alkuviikoilla.
Syntymän jälkeen tärkeä prosessi, nimeltään myelinaatio, kiihtyy useita vuosia ennen kuin se valmistuu murrosiässä. Myeliini on hermojen ympärillä oleva suojavaippa, joka auttaa sähköistä viestintää. Kognitiivinen ja sensomotorinen toiminta riippuvat myeliinin eristämistä reiteistä. Koska sähköiset signaalit kulkevat hitaasti ja epätäydellisesti peittämättömissä hermoissa, myelinaatio on ratkaiseva tekijä hermoston kehityksessä.
Tärkeä hermokehityksen tekijä on hermoverkkojen muodostuminen, jotka yhdistävät miljoonia soluja aivoihin. Neuronit toimivat kokemuksen muokkaamilla palautesilmukoilla. Monet aivokuoren alueet ovat epätäydellisesti “langallisia” tai verkotettuja syntyessään ja kehittyvät myöhemmin. Klassinen esimerkki tästä on näkökuoressa, joka aktivoituu valolla ja voi kehittyä vain, jos pienellä lapsella on toiminnalliset silmät. Jos näkökyky heikkenee tämän kriittisen vaiheen aikana, aivot eivät ehkä pysty käsittelemään näköä myöhemmin elämässä.
Ihmisten hermoston kehitys liittyy vahvasti syntymän jälkeiseen toimintaan. Jotkut aivoalueet, jotka ovat yhteydessä raskauden aikana, voidaan leikata takaisin lapsuuden aikana, ja uusia voi liittyä sellaisten kokemusten vuoksi, kuten puhumisen, kävelemisen tai kirjoittamisen oppiminen. Aivovaurion tapauksissa aktiivinen fyysinen ja kognitiivinen hoito voi myös osittain palauttaa keskushermoston menetetyt toiminnot. Neuroplastisuuden vuoksi yksi aivojen osa voi ottaa haltuunsa toisen vaurioituneen osan toiminnan.