জীবাশ্ম রেকর্ড থেকে বিজ্ঞানীরা আবিষ্কার করতে পারেন যে প্রথম মস্তিষ্কের গঠন হাজির হয় কৃমিতে ৫০০ মিলিয়ন বছর আগে। পশ্চাৎ মস্তিস্কের কাজ জীবাশ্ম রেকর্ডে পাওয়া যায় যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত শ্বাস প্রশ্বাস, হৃদ স্পন্দন নিয়ন্ত্রণ, ভারসাম্য, মৌলিক মোটর গতিবিধি এবং দক্ষতা আনয়ন। ইঁদুর,মুরগি, বানর এবং বনমানুষের মস্তিষ্কের বিবর্তন প্রবণতার একটি সমীক্ষা অনুযায়ী সিদ্ধান্তে আসেন যে বেশি বিবর্তিত প্রজাতি মৌলিক আচরণের জন্য দায়ী কাঠামো সংরক্ষণে ঝোঁক দেখা যায়। এর মানে এই যে বিবর্তন হচ্ছে বেশি থেকে বেশি পরিশীলিত কাঠামো অর্জন প্রক্রিয়া, কেবল সাধারণভাবে দীর্ঘ সময়ের বিভিন্ন কাঠামো সংযোযন এর ফলাফল নয়। একটি দীর্ঘ মেয়াদী গবেষণায় মানুষের মস্তিষ্কের সাথে আদিম মস্তিষ্ক তুলনা দেখা যায় আধুনিক মানুষের মস্তিষ্কের রয়েছে আদিম মস্তিস্কের পশ্চাৎ অংশ –যা বেশিরভাগ স্নায়ুবিজ্ঞানী বলেন প্রোটপটেলিয়ান মস্তিস্ক।. মস্তিষ্কের এই অংশের উদ্দেশ্য এই যে মৌলিক হোমিওস্টেটিক কাজ বজায় রাখা। পন্স এবং
মেডুলা সেখানে পাওয়া প্রধান গঠন। পশ্চাৎ মস্তিস্ক দেখার ২৫০ মিলিয়ন বছর পর মস্তিস্কের নতুন অঞ্চলের উন্নতি হয়েছে। এই অঞ্চল পেলিওমামালিয়ান নামে পরিচিত, যার প্রধান অংশ গুলো হচ্ছে হিপোকাম্পি এবং এমিগডালা প্রায়ই হিসাবে উল্লেখ করা লিম্বিক প্রক্রিয়া নামে। লিম্বিক প্রক্রিয়া আরো জটিল কাজ নিয়ন্ত্রণ করে যার মধ্যে আছে মানসিক, যৌন এবং যুদ্ধ আচরণ। 

এই ব্রেইনস্টেম এবং লিম্বিক প্রক্রিয়া মূলত নিউক্লি এর উপর নির্ভর করে যা মূলত শক্তভাবে বস্তাবন্দী নিউরোন এবং এক্সন তন্তু যা একে অপরকে যুক্ত করে এবং অনন্যা স্থানেও। অন্য দুটি প্রধান মস্তিষ্ক অঞ্চল ( সেরেব্রাম এবং সেরেবেলাম) একটি করটিকাল স্থাপত্যের উপর ভিত্তি করে। কর্টেক্সের বাইরের পরিধিতে নিউরোন কয়েক মিলিমিটার পুরু স্তর আকারে বিন্যস্ত থাকে (যার সংখ্যার তারতম্য ঘটে প্রজাতির এবং কাজ অনুযায়ী)। এখানে অ্যাক্সন থাকে যা স্তরের মধ্য দিয়ে চলাচল করে তবে অধিকাংশ অ্যাক্সনের ভর নিজেদের নিউরোন থেকে নিচে। যেহেতু করটিকাল নিউরোন এবং তাদের অধিকাংশ আক্সন তন্তুকে স্থানের জন্য প্রতিযোগিতা করতে হয় না করটিকাল কাঠামো আকার পরিবর্তন করতে পারে পারমাণবিক গুলোর তুলনায় আরো বেশি সহজে। কর্টেক্সের একটি প্রধান বৈশিষ্ট্য হচ্ছে এটি পৃষ্ঠ এলাকার সঙ্গে তুল্য হয়, এটি "আরও" মাপসই হতে পারে মস্তকে কুণ্ডলীর পরিচয় ঘটিয়ে, একই ভাবে যেভাবে কটি ডিনার ন্যাপকিন স্তূপে পরিণত করা যায় কাচের মধ্যে স্টাফ দ্বারা । কুণ্ডলীর মাত্রা সাধারণত বৃহত্তর বেশি বিবর্তিত প্রজাতিতে, যা বর্ধিত পৃষ্ঠ এলাকা থেকে উপকৃত হয়।

মানুষের মধ্যে এই লঘুমস্তিষ্ক বা "ছোট মস্তিষ্ক" ব্রেইনস্টেম এর পিছনে এবং সেরেব্রাম এর অসিপিটাল লোব এর নিচে থাকে। তার উদ্দেশ্যের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত আছে অনুভূতি মোটরের কাজের সমন্বয় এবং এটা হতে পারে এটি কিছু জ্ঞানীয় কাজে জড়িত যেমন ভাষা। মানুষের সেরেবেলার কর্টেক্স সুন্দরভাবে কুণ্ডলী পাকানো সেরিব্রাল কর্টেক্স এর থেকে অনেক বেশি পরিমাণে। এর ভিতরের আক্সন তন্তুর নলকে বলা হয় "আরবর ভিটে" অথবা জীবন বৃক্ষ।

মস্তিষ্কের যে এলাকায় সর্বাধিক পরিমাণ সাম্প্রতিক বিবর্তনীয় পরিবর্তন হয়েছে তাকে সেরেব্রাম অথবা নিওকর্টেক্স বলা হয়। সরীসৃপ এবং মাছে এই এলাকাকে বলা হয় পেলিয়াম এবং ছোট ও সহজ আপেক্ষিক শরীরের ভর এর তুলনায় যা স্তন্যপায়ী প্রাণীতে পাওয়া যায়। গবেষণা অনুযায়ী সেরেব্রাম প্রথম উন্নত হয় প্রায় ২০০ মিলিয়ন বছর আগে। এটা উচ্চতর জ্ঞানীয় কাজের জন্য দায়ী - যেমন ভাষা, চিন্তা ও সংশ্লিষ্ট ধরনের তথ্য প্রক্রিয়াকরণ। এটি প্রক্রিয়াকরণের জন্য সংজ্ঞাবহ ইনপুটের জন্য দায়ী (থ্যালামাস অংশের সাথে, লিম্বিক প্রক্রিয়ার একটি অংশ যে একটি তথ্য রাউটার হিসেবে কাজ করে)। এর অধিকাংশ কাজ হচ্ছে অবচেতন, যা হচ্ছে সচেতন মন দ্বারা পরিদর্শনের জন্য বা হস্তক্ষেপ করার জন্য পাওয়া যায় না। নিও কর্টেক্স লিম্বিক প্রক্রিয়ার একটি বিবরণাদি বা বিকাশ বা কাঠামো যা দ্বারা এটি শক্ত ভাবে সংযুক্ত।

মস্তিষ্ক উন্নতির আদি ইতিহাস
আধুনিক বিবর্তনে জেনেটিক অবদানকারি বিষয়
মস্তিষ্কের পুনর্বিন্যাস
জীবাশ্ম তালিকায় মানুষের মস্তিস্কের আকার