دستگاه عصبی مرکزی یا سامانهٔ عصبی مرکزی بزرگترین بخش دستگاه عصبی است و دربرگیرنده مغز و طناب نخاعی است. مغز و طناب نخاعی توسط سازه‌های استخوانی و غشایی محافظت می‌شوند. مغز در محفظه درونی جمجمه نگهداری می‌شود و از مخ، مخچه و ساقه مغز تشکیل می‌گردد. رشته‌های عصبی مربوط به سامانهٔ عصبی مرکزی، رشته‌های عصبی طناب نخاعیی و مغزی هستند.
دستگاه عصبی مرکزی را می‌توان به دو بخش مراکز زیرین (دربرگیرنده طناب نخاعی و ساقه مغز) و بالایی مغز بخش کرد. مراکز زیرین با مغز از راه رشته‌های عصبی در پیوند هستند.
دستگاه عصبی مرکزی به همراه دستگاه عصبی پیرامونی، نقش بنیادینی در کنترل رفتار انسان دارد. دستگاه عصبی مرکزی پردازش اطلاعات و محاسبه حرکت مناسب در پاسخ به دریافت ورودی را بر عهده دارد.