大脑半球（cerebral hemisphere ）为脑的一部分。在发生上为终脑，是进行高级神经活动的场所。由内部的大脑核和外部的脑皮（pallium德Hirnmantel）所构成。鱼类的脑皮表现为终端两侧对称的膨起，仅与嗅觉有关系，是属于旧脑（palaeencephalon）的旧脑皮（palaeopallium）或旧皮质（palaeocortex）。在圆口类和肺鱼类，比鱼类的脑皮增厚。在两栖类增加了属于新脑（neoencepha－lon）的原脑皮（archipallium）即原皮质（archico－rtex）占据脑皮的内部。在爬行类，皮质的细胞层分为3层，而增加了鸟类和哺乳类所具有的那种新脑的新脑皮（neopallium）即新皮质（neocortex）。到哺乳类，一般已发展成具有5层细胞层的新皮质。旧皮质的位置被压向背面内侧，原皮质的位置被压向腹面内侧。大脑核起于终脑的腹外侧壁，在圆口类尚未分化，但在板鳃类和两栖类则分化为腹内侧部的旧纹状体（palaeostriatum）和上纹状体（epistriatum）。在爬行类原纹状体加附于旧纹状体的背外侧方，并且在其前方加附了新纹状体（neostriatum）。在哺乳类，原纹状体变成杏仁核（nucleus amygdalae），旧纹状体成为苍白球（globus pallidus），新纹状体发展成为尾状核（nucleus caudatus，caudatenucleus）和壳（putamen）。在人大脑半球占据大脑的大部，由半球间裂（fissura interhemisphae－rica）分为左、右半球。大脑半球表面为大脑皮质，内部由白质构成，其一部为连结左右半球的胼胝体（corpus callosum）。在半球表面有各种走向的沟即大脑沟（sulcus cerebri），由其主要的沟或裂把每一半球分为额叶（lobus frontalis）、顶叶（lobus parietalis）、枕叶（lobus occipitalis）、颞叶（lobus temporalis）和脑岛（insula）。脑岛被其他叶所遮盖，在自然位置条件下看不见。额叶的外侧面进一步由数条沟将之分为中央前回（gyrus praecentralis）。额上回（gyrus frontalis superi－or）、额中回（gyrus frontalis medius）、额下回（gyrus frontalis inferior），下面位于眼窝的近上方，在内侧有前后走行的嗅沟，该处有嗅球（bulbus olfactorius）和嗅束（tractus olfacto－rius），为由嗅觉神经末梢向中枢的通路。顶叶的外侧面与中央沟（sulcus centralis）为界，在额叶的后方分为中央后回（gyrus postcentralis）、顶上叶（lobulus parietalis superior）、顶下叶（lobulus parietalis inferior），但后者又分为前端的环曲回（gyrus circumflexus）和后端的角回（gyrus angularis）。枕叶的沟和回都不规则，但猿类所存在的猿回（德 Affenspalte）在人类有的也有。颞叶是顶叶后下部和枕叶的向前外侧突出的部分，在额叶和顶叶前部之间有大脑外侧裂（fissura cerebri lateralis）。外侧面可分为颞上回（gyrus temporalis superior）、 颞中回（gyrus temporalis medius）和颞下回（gyrustemporalis inferior），而颞上回的内侧则称为颞横回（gyri temporales transversi），为听觉中枢所在的部位。构成颞叶内侧面一部分的海马回沟（un－cus gyri hippocampi）或海马沟（sulcus hippo－campi）相当于原皮质，为嗅觉中枢的位置。在大脑半球的内侧面有从上方包着胼胝体的扣带回（gyru－cinguli），在后方尚有距状沟（sulcus calcarinus）过枕叶内侧面后行，在此附近构成视觉中枢。人的大脑半球质有100亿以上的神经细胞，大致作一定的层次排列，由神经细胞发出的神经纤维构成白质而达至其他部位。在这些纤维中，成为同一半球内从一皮质区到另一皮质区连系通路的称为连系路，（德Assoziationsbahn）而把通过胼胝体向另一半球相同部位的连系通路称为连合路（德Kommissurenbahn），通过大脑核、内囊（capsulainterna）向大脑半球以外的通路为投射路。（德Proje－ktionsbahn）在左右大脑半球的内部，每侧脑室的前部各形成侧脑室（ventriculi laterales），充满脑脊髓液。人的大脑核，可区分为：沿侧脑室内面存在的尾状核、脑岛内侧的豆状核（nucleus lentifofmis由壳和苍白球构成）、屏状核（claustrum）和位于颞叶前端部的杏仁核。
大脑右半球对局部几何性质知觉占优中科院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室最新研究发现：人类大脑左半球对大范围拓扑性质的知觉占优势，右半球对局部几何性质的知觉占优势。该发现发表于2007年12月26日的《美国科学院院刊》，并被该刊《本期导读》专栏介绍。
中科院生物物理所陈霖院士领导的认知科学和脑成像团队，创立了“大范围首先”的拓扑性质知觉理论，向半个世纪以来占统治地位的“局部首先”的理论提出挑战，强调知觉过程是由大范围拓扑不变性质开始的，为左右大脑差别的研究提供了一条崭新的思路。
该所王波等青年学者把“大范围首先”的拓扑性质知觉理论应用到大脑半球不对称性的研究。他们经过6年多的大量实验把各种拓扑性质(如洞的个数、内外关系等)和其他几何性质(如朝向、距离、大小、对称性、平行性、直线性等)进行了系统比较测试，一致揭示了惯用右手的人左脑拓扑性质的知觉占优势；还用功能磁共振成像发现，拓扑性质分辨产生大脑左半球颞叶兴奋。有专家认为，该研究得出的结论“左半球拓扑性质知觉占优势、右半球局部几何性质知觉占优势”，为解决视觉的左右大脑关系的各种争论问题提供了一个统一的理论框架，同时为认识大脑、开发大脑提供了一个基本的科学根据。
