Закладка основных элементов нервной системы происходит на 2-3-й неделе эмбрионального развития. Процесс формирования нервной системы ребёнка продолжается в течение всего срока внутриутробного развития, а также после рождения.

У новорождённого сформированы полушария головного мозга, основные борозды и крупные извилины, имеющие малую высоту и глубину. Височная доля после рождения развита лучше, чем другие доли мозга, затылочная доля относительно мала, но содержит все борозды и извилины. У новорождённых слабо разделены серое и белое вещество, некоторые клетки головного мозга сохраняют эмбриональный характер. Мозжечок развит слабо; боковые желудочки головного мозга относительно большие и растянутые. Твёрдая мозговая оболочка по толщине и площади значительно меньше, чем у взрослого. Паутинная оболочка имеет два листка, между которыми есть промежуток; субарахноидальное пространство сравнительно широкое.

Оформление системы кровеносных сосудов головного мозга происходит на 3-м месяце внутриутробного периода. Существует большое количество анастомозов в области мембранных соединений незаращённых швов, которые обеспечивают резервные возможности церебральной гемодинамики. Коллатеральное кровоснабжение способствует значительной компенсации местных расстройств кровообращения.

Спинной мозг новорождённого имеет более завершённое строение (наиболее зрелая часть ЦНС в этом возрастном периоде), поэтому в функциональном отношении он более зрелый. Спинной мозг новорождённого относительно длиннее, чем у взрослого, поэтому достигает нижнего края III поясничного позвонка.