思維是人類認識活動的最高形式，它使人們不僅能反映由感覺器官所直接感知的事物，還能夠反映出事物間的內在聯系。這是通過對事物的分析、比較、綜合、抽象和概括來進行的，是一種用推理或判斷間接的反映事物本質的認識活動，它是憑記憶、想象以處理抽象事物，從而理解其意義的過程。
思維的神經學基礎極為復雜，即使一個極簡單的前角運動神經細胞也約有10000個突觸，一個大腦皮層神經細胞的突觸可多達300000個。很大范圍的腦組織或腦皮層的切除或破壞，也不會使思維活動完全喪失。中腦前端和丘腦網狀結構的某些部位病變，即使小范圍卻可發生神志不清或昏迷，不能進行思維活動。
對疼痛反應的低級思維主要在間腦進行的，結合視象的思維主要在大腦皮層進行，思維的理論性抽象性內容主要在大腦皮層尤其是前額葉內進行。
思維情緒性內容的進行還結合邊緣系統、腦干、網狀結構等，極其復雜的神經網絡同時持續注意定向進行的、有程序的、神經興奮抑制交互作用的沖動活動，高級思維由已知前提開始到得出結論。這一個已知前提可由外界刺激造成的知覺引起，也可由本身內在的記憶激起。
由于腦的各個部位的功能差異，大腦某一部位的病變可影響思維活動的某一方面。語言是記憶和思維的極其重要組成部分，因而主側大腦半球的病變，就可導致特別嚴重的思維障礙。
