20世纪初，德国神经学家科比尼安·布洛德曼(Korbinian Brodmann)绘制出了第一张人类大脑皮层的“地图”。布洛德曼参考了许多划分标准，包括大脑皮层的整体解剖学特征和微观结构。他假设大脑皮层的不同结构会负责不同的功能，最终，他将每个脑半球的大脑皮层划分成52个不同的区域，每个区域都担负着不同功能，如视觉、听觉和语言等。他的这些功能性分区后来也都被证实。于是，遮盖在大脑皮层这块处女地上的那层薄雾终于消散，人们渐渐将大脑皮层的结构和功能对应起来。

人们发现大脑左、右半球几乎互为镜像般地对称分布，于是他们根据大脑的空间位置将每个大脑半球分为4个脑叶：额叶、顶叶、枕叶和颞叶，每个脑叶都是相互连通的一块大脑皮层区域。

大脑皮层的不同部分扮演了不同的感知和行为的角色。额叶是位于大脑皮层最前端的脑叶。“主要运动区”位于额叶，它伸出的轴突向下伸入脑干和脊髓中的神经元，控制着躯体的运动。额叶最重要的功能是控制随意肌(根据人的意志随意运动的骨骼肌)的运动，包括那些与说话和吞咽相关的运动。布洛卡语言区正位于第三额回。此外，额叶还能处理高级的认知功能，包括推理和判断。额叶后面，与额叶之间由中央沟分隔的是顶叶，顶叶与感觉有关，包括触觉、肌肉运动知觉、对温度以及振动的感知。它也与阅读有某种程度的关系。位于中央沟后面的中央后回也叫“主要感觉区”,能接收从关节和肌腱传回的感觉反馈信号。

顶叶后面是枕叶，它与相邻的脑叶没有天然的界限。枕叶与视觉有关，主要视觉区通过丘脑接收视神经的信号。枕叶还对空间定位和导航有着非常重要的作用。顶叶的下方是颞叶，由外侧裂与额叶相隔，与枕叶之间没有天然的界限。颞叶与听觉和嗅觉有关，同时它也与语义的理解有关。韦尼克语言区恰好位于第一颞回。此外，颞叶内侧的海马体在长期记忆中扮演着重要的角色，而颞叶的底部还与高级视觉活动有关，如人脸的识别。