ประสาทสมอง (อังกฤษ: cranial nerve หรือ cerebral nerve) เป็นเส้นประสาทที่เกิดจากสมองและก้านสมองโดยตรง ตรงข้ามกับประสาทไขสันหลังซึ่งเกิดจากไขสันหลังหลายปล้อง ประสาทสมองเป็นทางเชื่อมของสารสนเทศระหว่างสมองและหลายบริเวณ ส่วนใหญ่คือศีรษะและคอประสาทไขสันหลังลงไปถึงกระดูกสันหลังส่วนคอที่หนึ่ง และประสาทสมองบทบาทสัมพันธ์กันเหนือระดับนี้ ประสาทสมองมีเป็นคู่และอยู่ทั้งสองข้าง ประสาทสมองในมนุษย์มีสิบสองหรือสิบสามเส้นแล้วแต่แหล่งที่มา ซึ่งกำหนดชื่อด้วยตัวเลขโรมัน I–XII และมีการกำหนดเลขศูนย์ให้ประสาทสมองเส้นที่ 0 (หรือประสาทปลาย) ตามลำดับที่มีจุดกำเนิดจากสมองส่วนหน้าไปถึงด้านหลังของสมองและก้านสมองประสาทปลาย ประสาทรับกลิ่น (I) และประสาทตา (II) กำเนิดจากสมองใหญ่หรือสมองส่วนหน้า ส่วนอีกสิบคู่ที่เหลือกำเนิดจากก้านสมองประสาทสมองเป็นองค์ประกอบของระบบประสาทนอกส่วนกลาง โดยยกเว้นประสาทสมองเส้นที่ 2 (ประสาทตา) ซึ่งมิใช่ประสาทส่วนปลายแท้จริงแต่เป็นลำเส้นใยประสาทของไดเอนเซฟาลอน (diencephalon) เชื่อมจอตากับนิวเคลียสงอคล้ายเข่าข้าง (lateral geniculate nucleus) ฉะนั้น ทั้งประสาทตาและจอตาเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทส่วนกลาง แกนประสาทนำออกของประสาทอีกสิบสองเส้นที่เหลือทอดออกจากสมองและถือเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทนอกส่วนกลาง ปมประสาทกลางของประสาทสมองหรือนิวเคลียสประสาทสมองกำเนิดในระบบประสาทส่วนกลาง ส่วนมากในก้านสมอง