ในการพัฒนาของทารกในครรภ์ ระบบประสาทกลางจะเริ่มจากการสร้างเป็นนิวรัล เพลต (neural plate) ซึ่งเป็นโครงสร้างพิเศษของเอกโทเดิร์ม (ectoderm) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อของตัวอ่อนชั้นนอกที่สุด ระหว่างการเจริญของเอ็มบริโอ นิวรัล เพลตจะพับขึ้นและเกิดเป็นท่อเรียกว่า นิวรัล ทูบ (neural tube) ช่องว่างกลวงภายในท่อนิวรัล ทูบจะพัฒนาต่อมาเป็นระบบช่องว่างในสมองและไขสันหลัง (ventricular system) บริเวณในนิวรัล ทูบจะมีการเปลี่ยนสภาพของเซลล์ (Cellular differentiation) เป็น transversal systems ในตอนแรกนิวรัล ทูบจะพัฒนาเปลี่ยนแปลงไปเป็น 2 ส่วนหลักๆ ได้แก่ สมอง อยู่ด้านหัว (rostral/cephalic) และไขสันหลัง ที่อยู่ด้านหาง (caudal) ต่อมาสมองจะพัฒนาเป็นสมองส่วนหน้าหรือโปรเซนเซฟาลอน (procencephalon) และก้านสมอง (brain stem) หลังจากนั้นสมองส่วนหน้าจะแบ่งออกเป็นเทเลนเซฟาลอน (telencephalon) และไดเอนเซฟาลอน (diencephalon) ส่วนก้านสมองจะแบ่งเป็นสมองส่วนกลางหรือมีเซนเซฟาลอน (mesencephalon) และสมองส่วนท้ายหรือรอมเบนเซฟาลอน (rhombencephalon)