Mozek obratlovců je hlavní částí centrální nervové soustavy. U obratlovců (a většiny ostatních živočichů) se mozek nachází vpředu, v hlavě. Je chráněn lebkou a nachází se v blízkosti hlavních smyslů - zraku, sluchu, rovnováhy, chuti a čichu. Jak se zvíře pohybuje vpřed, jeho smysly shromažďují údaje o okolí a tyto údaje jdou přímo do mozku.
Mozek je nesmírně složitý. Mozek ovládá ostatní tělesné orgány, a to buď aktivací svalů, nebo vylučováním chemických látek, jako jsou hormony a neurotransmitery. Svalová činnost umožňuje rychlé a koordinované reakce na změny v prostředí; hormony a autonomní nervový systém provádějí v těle pomalejší změny. Je také součástí lidského a zvířecího těla. Mozek dospělého člověka váží asi 1300-1400 gramů.
U obratlovců může mícha sama o sobě vyvolat reflexní reakce i jednoduché pohyby, jako je plavání nebo chůze. Složité řízení chování však vyžaduje centralizovaný mozek.
Stavba mozku všech obratlovců je v podstatě stejná. Zároveň však v průběhu evoluce prošel mozek obratlovců změnami a stal se efektivnějším. U takzvaných "nižších" živočichů je většina nebo celá struktura mozku zděděná, a proto je jejich chování většinou instinktivní. U savců, a zejména u člověka, se mozek během života dále vyvíjí učením. To má tu výhodu, že jim to pomáhá lépe se přizpůsobit prostředí. Schopnost učit se se nejlépe projevuje v mozkové kůře.

