Veliki možgani so največji del možganov in so od spredaj do zadaj razdeljeni na dva dela. Levi možgani so leva stran možganov in se imenujejo tudi leva hemisfera. Leva in desna možganska hemisfera imata majhne razlike v svojih funkcijah. To se imenuje funkcionalna asimetrija. Levi možgani so v prvi vrsti odgovorni za govor, matematiko in logiko ter so povezani s funkcijami desne strani telesa.
Levi možgani se anatomsko razlikujejo od desnega. Strukturne razlike med obema hemisferama se imenujejo anatomske asimetrije. Del temporalnega režnja je večji na levi strani kot enako območje na desni strani. Ta fizična razlika obstaja ob rojstvu. Sylvian fisura, ki je razpoka ali utor v velikih možganih, ima tudi bolj postopno obliko loka na levi strani kot na desni.
Leta 1861 je francoski nevrokirurg Paul Broca preučeval možgane pokojnih bolnikov, ki so v življenju težko govorili, in odkril velike lezije na levi čelni polobli njihovih možganov. Njegove raziskave so privedle do prepričanja, da je leva hemisfera pomembna za govor in jezik. Identificiral je območje v levem možganem, ki deluje kot govorni center; zdaj se imenuje Brocino območje. Nemški nevrolog Carl Wernicke je v levem temporalnem režnju odkril del levega možganskega mozga, ki je pomemben za jezik. Če je to področje poškodovano, bi lahko oseba še vedno govorila, vendar besede ne bi imele smisla.
V šestdesetih letih prejšnjega stoletja sta nevrokirurga Roger Sperry in Michael Gazzaniga preučevala možgane ljudi z epilepsijo, možgansko motnjo, zaradi katere ima oseba napade. Te študije, imenovane »eksperimenti z razcepljenimi možgani«, so pokazale, da je levi možganski del pomemben za govorne, matematične in analitične naloge, desni pa je pomemben za zaznavanje prostora, glasbo in umetnost. Roger Perry je leta 1960 prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino za svoje študije “razcepljenih možganov”.
Levi in desni veliki možgani sta povezana z corpus callosum, ki je sestavljen iz živčnih vlaken, ki potekajo navzkrižno med obema hemisferama, corpus callosum pa pomaga obema hemisferama komunicirati med seboj. Levi možgani nadzorujejo mišice na desni strani telesa. Je dominantna hemisfera za nadzor motorja desničarjev. Desni možgani so pomembni za motorično kontrolo levičarjev. Če je ena stran možganov poškodovana, bo vplivala na nasprotno stran telesa.