Sự tiến hóa của tổ chức thần kinh ở động vật là theo hướng tập trung hóa và đầu hóa.

• Sự tập trung hóa thể hiện ở chỗ: các tế bào thần kinh phân tán thành thần kinh dạng lưới ở ruột khoang tập trung thành chuỗi hạch thần kinh bậc thang ở giun dẹp, tới chuỗi hạch ở giun đốt, sau đó tập trung thành ba khối hạch thần kinh là hạch não, hạch ngực và hạch bụng.

• Hiện tượng đầu hóa thể hiện ở: sự tập trung các tế bào thần kinh thành não ở động vật có đối xứng 2 bên, cơ thể phân hóa thành đầu - đuôi, di chuyển có định hướng rõ ràng, các giác quan và cơ quan miệng được hình thành và phát triển. Não phát triển qua các ngành động vật từ thấp lên cao, từ giun dẹp, giun tròn tới giun đốt, thân mềm và chân khớp, ở động vật có xương sống với sự xuất hiện của hệ thần kinh dạng ống, sự tập trung hóa và hiện tượng đầu hóa tăng rõ rệt từ cá tới chim và thú.