Le cerveau est protégé par des plaques osseuses connectées dans la tête, appelées crâne. Il est également protégé par les méninges, une membrane à trois couches.
Le crâne humain a 22 os. Huit os entourent le cerveau et forment le crâne. Ce sont l'os occipital, qui se trouve à l'arrière du crâne, et le sphénoïde, qui se trouve à la base du crâne. Il y a deux os pariétaux au sommet et sur les côtés du crâne. L'os frontal se trouve au niveau du front et l'os ethmoïde se trouve au niveau du nez. Les autres os du crâne sont les os du visage. Chez un adulte, les os s'unissent dans des articulations dures en zigzag appelées sutures. Chez les bébés, ces endroits sont encore ouverts et doux.
Les méninges sont divisées en la dure-mère, la pie-mère et l'arachnoïde. La dure-mère est la plus dure des membranes et se trouve juste sous le crâne. Il sépare les deux hémisphères cérébraux l'un de l'autre et du cervelet. L'arachnoïde se trouve juste sous la dure-mère et en est séparé par le liquide céphalo-rachidien. La pie-mère suit les plis et les dépressions du cerveau. Il contient des vaisseaux sanguins qui amènent le sang vers et depuis le cortex cérébral.