Muitas pessoas pensam no cérebro como uma única massa. Quando visto diretamente, no entanto, pode-se ver que na verdade existe uma linha no meio, dividindo essencialmente o cérebro em duas metades. Essas metades são conhecidas como hemisférios do cérebro. Em geral, o hemisfério direito controla o lado esquerdo do corpo e vice-versa. Cada lado do cérebro também possui certos processos cerebrais que são predominantemente responsáveis pelo controle. Dentro de cada hemisfério, também existem várias seções menores, chamadas lobos, associadas a uma especialização adicional. Embora os hemisférios do cérebro sejam distintos em alguns aspectos, eles estão conectados entre si e compartilham informações.
Em geral, cada um dos hemisférios do cérebro controla o lado oposto do corpo. Por exemplo, os impulsos nervosos necessários para mover a mão direita geralmente vêm do lado esquerdo do cérebro. Da mesma forma, cada lado do cérebro normalmente processa informações sensoriais para o lado oposto do corpo. Por exemplo, se a perna esquerda estiver sendo mordida por um cachorro, os impulsos de dor criados pelos nervos da perna serão enviados para o lado esquerdo do cérebro.
Certos processos cerebrais também costumam ser predominantemente, embora não necessariamente exclusivos, tratados por cada um dos hemisférios. O hemisfério esquerdo, por exemplo, é geralmente responsável pela linguagem e pela quebra lógica das informações, enquanto o lado direito é geralmente responsável pela conscientização espacial e pela avaliação da situação geral com base em informações menores. Os danos causados a um hemisfério do cérebro, como no caso de um derrame, podem tornar essas diferenciações óbvias. Por exemplo, um acidente vascular cerebral no hemisfério esquerdo pode deixar uma pessoa incapaz de se comunicar claramente.
Os hemisférios do cérebro também contêm áreas especializadas separadas, chamadas lobos. Cada lóbulo é geralmente responsável por outros processos especializados. Por exemplo, o lobo frontal geralmente domina o controle das emoções, enquanto o lobo occipital é geralmente responsável pela visão. Embora cada hemisfério tenha o mesmo número e tipo de lobos, os especialistas acreditam que os lobos de cada lado podem ter papéis ligeiramente diferentes a desempenhar em seus processos dominantes. Essa crença é baseada principalmente em diferentes padrões de sintomas que foram observados quando um lobo do hemisfério esquerdo em particular é danificado versus quando o mesmo lobo do hemisfério direito é danificado.
Embora os hemisférios do cérebro sejam fisicamente separados e tendam a ter controle predominante sobre diferentes processos, eles não são completamente independentes um do outro. Eles estão conectados no meio através de um feixe de fibras nervosas chamado corpo caloso. Isso permite que os hemisférios do cérebro se comuniquem e compartilhem informações entre si, o que é algo que eles fazem regularmente.