Närvisüsteemi arengut juhivad embrüo sees geneetiline informatsioon, toitumine ning raku- ja molekulaarsed signaalid. Aju ja seljaaju hakkavad moodustuma raseduse alguses, kuigi küpsemine võtab aastaid. Inimestel mõjutavad laste neuraalset arengut pärast sündimist sellised tegurid nagu meeleelundid, keskkond ning aju ja närvisüsteemi kasvuprobleemid. Täiskasvanu närvisüsteemi areng sõltub plastilisusest, aju kohanemisvõimest, uute asjade õppimisest ja uute ülesannete täitmisest.
Embrüote arengut juhivad geenid, mida nimetatakse kasvufaktoriteks, mis ütlevad rakkudele, millal ja kus kasvada. Protokoest eraldub rakukiht, mida nimetatakse ektodermiks. Nendest saavad närvihari rakud, mis diferentseeruvad seljaajuks ja perifeerseteks närvideks ning neuraaltoruks, millest moodustub aju. Neuraalne migratsioon järgneb sellele, kui neuronid paiknevad vastavalt keemilistele signaalidele kohtades, kus nad püsivalt hõivavad. Kasvavatel aksonitel, närvirakkude kehade projektsioonidel, on spetsiaalne ots, mida nimetatakse kasvukoonuseks, mis otsib neid keemilisi näpunäiteid.
Sellel varasel perioodil on arengut mõjutavate tegurite hulka kuuluvad geneetilised “lülitid”, mis suunavad koe kasvu embrüos ja imetajatel, sealhulgas inimestel, ema toitumist. Paljud kemikaalid, mida nimetatakse terageenideks, võivad kahjustada närvisüsteemi moodustumist. Alkohol, tubakas, mõned pestitsiidid, viirused ja isegi lipiidides lahustuvate vitamiinide üleannustamine võivad põhjustada sünnidefekte või embrüo või loote surma. Närvisüsteemi areng on nende ainete suhtes kõige haavatavam raseduse esimestel nädalatel.
Pärast sündi kiireneb oluline protsess, mida nimetatakse müeliniseerumiseks, mitu aastat, enne kui see lõpeb noorukieas. Müeliin on närve ümbritsev kaitseümbris, mis aitab elektrilist sidet. Kognitiivne ja sensomotoorne funktsioon sõltuvad spetsiifilistest müeliiniga isoleeritud radadest. Kuna elektrilised signaalid liiguvad aeglaselt ja mittetäielikult katmata närvides, on müelinisatsioon närvisüsteemi arengus ülioluline tegur.
Närvi arengu oluline tegur on miljoneid rakke üle aju ühendavate närvivõrkude moodustumine. Neuronid toimivad kogemustega muudetud tagasisideahelate kaudu. Paljud ajukoore piirkonnad on sündides mittetäielikult ühendatud või võrku ühendatud ja arenevad hiljem. Klassikaline näide selle kohta esineb nägemiskoores, mis aktiveerub valguse toimel ja saab areneda ainult siis, kui väikesel lapsel on funktsionaalsed silmad. Kui nägemine on sellel kriitilisel etapil halvenenud, ei pruugi aju hilisemas elus nägemist töödelda.
Närvisüsteemi areng inimestel on tugevalt seotud sünnijärgse aktiivsusega. Mõningaid raseduse ajal ühendatud ajupiirkondi võidakse lapsepõlves tagasi kärpida ja uusi piirkondi võib seostada selliste kogemuste tõttu nagu rääkima, kõndima või kirjutama õppimine. Ajukahjustuse korral võib aktiivne füüsiline ja kognitiivne teraapia osaliselt taastada ka kesknärvisüsteemi kaotatud funktsioone. Neuroplastilisuse tõttu võib üks ajuosa võtta üle teise kahjustatud osa funktsiooni.