据报道，1995年在山东省广饶傅家大汶口文化遗址出土了距今约5000多年的开颅手术实例颅骨，专家认定这是中国目前所见最早的开颅手术成功的实例。而根据殷墟出土的甲骨文考证，约在4000年前，我国就已有“疾首”这一类似脑科疾病的记载。春秋战国时期出现的我国第一部医学巨著《黄帝内经》，记载了最早的人体解剖知识。而《史记·扁鹊仓公列传》记载了一位名叫俞跗的医者，“割皮解肌，诀脉结筋，搦髓脑，揲荒爪幕。”这说明在秦汉时期，中国的人体解剖已经达到相当的水平。

东汉末年著名医学家华佗被后世尊为“外科鼻祖”，其以“麻沸散”作为麻醉药进行开颅术、死骨剔除术等，而“麻沸散”也成为世界医学史上最早的麻醉药。

宋代解剖家杨介所绘之人体图谱，已有颅骨、脊柱椎体、椎板及椎管等的侧面观，颅腔中有脑（当时称为髓海），椎管中有脊髓（称为髓），而且明白显示脑和脊髓两者相连。

明代李梃编写的《医学入门》中指出：“脑者髓之海，诸髓皆属于脑，故上至脑，下至骨骶，皆精髓升降之道路也。”这进一步说明了脑和脊髓在结构和功能上的联系。

清代医家王清任亲自解剖尸体，潜心研究数十年，著有《医林改错》一书，纠正了古人的某些错误做法，深化了对脑的解剖、生理、病理现象的认识。这些古代的解剖学知识，奠定了中医藏象学说的形态学基础。

对于颅脑的认识，古人称之为“泥丸宫”，其位于颅内，居于人体最高位。《灵枢·经脉篇》中记载了脑的形成，曰：“人始生，先成精，精成而脑髓生，骨为干，脉为营”。《黄帝内经》中记载的古代针灸法“巨刺”“缪刺”，均为机体一侧有病，于对侧取穴的方法，即左右交叉取穴法。说明古人通过实践发现大脑中枢神经系统是按照对侧支配的原则来支配肢体的。从现代医学来看，人体感觉神经纤维、运动神经纤维在中枢内均与对侧交叉，这也进一步说明左右两侧经络是相互沟通的。有报道人体各部分的肌肉通常以互相对立、互相拮抗的形式存在，并把这种作用称为交互神经支配原则。也有学者认为脊髓、脑干网状结构、丘脑非特异性投射系统及大脑皮质是巨刺效应产生的重要结构基础，巨刺的作用机制在中枢神经系统是多层次的，其效应的产生是各级中枢整合和相互作用的结果。

北宋《圣济总录》云：“风府针只可一寸以下，过度即令人哑。”现代解剖风府、哑门及风池三穴，其深层解剖结构邻进枕骨大孔、颈髓、延髓下段及小脑等重要结构。可见中医在长期实践经验基础上，已经认识到风府等穴针刺过深或针刺方向错误，可能刺伤椎动脉或脊髓后动脉引起蛛网膜下腔出血，若针尖刺伤延髓，可危及患者生命。

宋代陈无择在《三因极一病症方论·头痛证治》中记载“头者，诸阳之会，上丹产与泥丸宫，百神所聚”，明代李时珍在《本草纲目》中记载“脑为元神之府”，清代王清任具体地描述了脑的位置和结构，他在《医林改错》中描述为“精质之清者，化而为髓由脊骨上行入脑，名曰脑髓，盛脑随者，名曰髓海，其上之骨，名曰天盖骨”，“两目系如线长于脑，所见之物归于脑”，“两耳通脑，所听之声归于脑”，“鼻通于脑，所闻香臭归于脑”。清代赵彦晖在《存斋医话稿》中载有“脑之皮层分内外层，内柔而外坚，即以保养体气，又以肇始诸筋，筋自脑出者，六偶……筋之体，瓤其例，皮其表。类与脑……”，也说明了脑髓、筋脉、脉络是脑系的重要组成部分。清代邵同珍在《医易一理·论人身脑气血脉根源脏象论·脑脏论》记载了脑的整体结构，曰：“脑精气，居脑顶之上，前齐眉，后齐颈，左右齐耳。中系六瓣，中二瓣名曰大脑；前曰前脑；后曰后脑。背行较多，分九对脑气筋，入无官脏腑，以司视言动听。”从这些古籍中记载的关于脑的描述中，不难看出古人对脑的探索，特别是明清以后，对脑的结构和功能有了更加明确的认识。

中医学对脑的生成、结构、功能，以及脑病的表现和治疗用药的认识源远流长，历代对脑的论述颇见真谛，特别是明清及新中国成立以来，中医学脑髓理论有了长足进步。