几乎所有多细胞动物都拥有神经系统，只有海绵动物等极少数原始类群缺乏真正的神经结构。神经系统从刺胞动物的神经网开始，逐步演化为扁形动物的初级中枢、节肢动物的分节神经节，再到脊椎动物高度发达的大脑与脊髓系统。神经系统的复杂度与动物行为能力呈明显正相关，是衡量动物进化程度的重要标志。随着分子生物学发展，神经系统起源与演化路径仍在持续研究中。