Možgani in hrbtenjača sestavljajo osrednji živčni sistem (CNS) in so običajno med prvimi deli telesa, ki se razvijejo v zarodku. V pomembni fazi človekovega razvoja se površina zarodka običajno zloži in zapre, da tvori cev, ki označuje začetek razvoja centralnega živčnega sistema. Kot rezultat nastane struktura, imenovana nevropora, ki se običajno zapre po štirih tednih nosečnosti. Nato se lahko razvije več glavnih možganskih veziklov. CNS se še naprej spreminja skozi vse življenje, saj živčne celice, imenovane nevroni, ob stimulaciji rastejo aksone, sinapse in rastne stožce.
Razvoj osrednjega živčnega sistema se začne, ko se embrionalno tkivo nad strukturo, imenovano notohorda, diferencira kot nevrološko. Običajno se oblikuje utor, nato pa se na vsaki strani razvijejo gube. Ti se običajno zaprejo na sredini in nato zaporedno na vsaki strani, da tvorijo nevronsko cev. Nevralni kanal se še naprej razvija in zgornji ali rostralni del postane del možganov, medtem ko se preostali del trakta običajno spremeni v hrbtenjačo.
V gubah živčnega grebena mnoge celice postanejo živčne strukture, imenovane ganglije, pa tudi zaščitna tkiva, ki obdajajo možgane in hrbtenjačo. Mehurčki, ki tvorijo splošni okvir za določene dele možganov, se običajno oblikujejo pozneje. Ti vključujejo vezikule prednjih, srednjih in zadnjih možganov. Tri plasti celic v nevralni cevi se razvijejo tudi v hrbtenjačo; iz tega procesa nastanejo različne celice in različne strukture v popkovini. Do osmih tednov nosečnosti in razvoja centralnega živčnega sistema se popkovnica običajno oblikuje skupaj s celotnim vretenčnim kanalom.
Živčne celice običajno živijo vse življenje osebe. Lahko odmrejo, a namesto da bi jih nadomestile druge celice, se lahko povezave med nevroni spremenijo. Razvoj osrednjega živčnega sistema je pogosto odvisen od rasti aksonov, ki segajo iz celic. Na proces vpliva ustrezna količina kalcija v vsaki celici, medtem ko se sinapse na koncih zrelih aksonov običajno tvorijo, ko se sprožijo nevrotropinski proteini.
Aksoni rastejo in se povezujejo z različnimi področji možganov. Nekatere celice lahko delujejo kot vodniki po določeni poti, medtem ko lahko molekule na nekaterih celičnih površinah odbijajo rastne stožce struktur aksonov. Kemična sestava določenih območij lahko povzroči, da so tam zavarovani aksoni in živci. Pravilen razvoj centralnega živčnega sistema je običajno najbolj ključen v fazi zarodka, saj lahko vpliva na dobro počutje nekoga skozi vse življenje. Na CŽS vplivajo tudi celični procesi, ki se pojavljajo v odrasli dobi, ki pogosto omogočajo možganom, da se prilagodijo okolju.