A evolução dos sistemas nervosos remonta ao primeiro desenvolvimento de sistemas nervosos em animais. Os neurônios surgiram como células especializadas em sinalização elétrica em animais multicelulares, adaptando o mecanismo dos potenciais de ação presentes em eucariotos unicelulares e coloniais móveis. Sistemas primitivos, como os encontrados em protistas, utilizam sinalização química para movimento e sensibilidade; evidências sugerem que esses foram precursores dos tipos celulares neurais modernos e suas sinapses. Quando alguns animais começaram a adotar um estilo de vida móvel e a consumir partículas de alimento maiores por digestão extracelular [en], desenvolveram epitélios ciliados, músculos contráteis e neurônios coordenadores e sensíveis para isso em sua camada externa, a ectoderme.