Prenatale hersenontwikkeling begint in de derde zwangerschapsweek met de differentiatie van stamcellen, die in staat zijn alle verschillende cellen waaruit de hersenen bestaan aan te maken (Stiles & Jernigan, 2010). De plaats van deze stamcellen in het embryo wordt bedoeld als de neurale plaat. Tegen het einde van de derde week, verschijnen er twee richels langs de neurale plaat, die eerst de neurale groef vormen en dan de neurale buis. Het open gebied in het centrum van de neurale buis vormt de ventrikels en het ruggenmergkanaal van de hersenen. Tegen het einde van de embryonale periode, of week acht, heeft de neurale buis verder in de voorhersenen, middenhersenen, en achterhersenen onderscheiden.De ontwikkeling van de hersenen tijdens de foetale periode omvat neuronenproductie, migratie en differentiatie. Vanaf de vroege foetale periode tot halverwege de zwangerschap, zijn de meeste van de 85 miljard neuronen gegenereerd en velen zijn al gemigreerd naar hun hersenposities. Neurogenese, of de vorming van neuronen, is grotendeels voltooid na vijf maanden zwangerschap. Een uitzondering is in de hippocampus, die neuronen blijft ontwikkelen gedurende het leven. Neuronen die de neocortex vormen, of de laag cellen die op het oppervlak van de hersenen liggen, migreren op een ordelijke manier naar hun locatie. Neurale migratie is meestal voltooid door 29 weken. Eenmaal in positie beginnen neuronen dendrieten en axonen te produceren die de neurale netwerken beginnen te vormen die verantwoordelijk zijn voor informatieverwerking. De gebieden van de hersenen die de cellichamen bevatten worden bedoeld als de grijze kwestie omdat zij grijs in verschijning kijken. De axonen die de zenuwbanen vormen vormen de witte stof omdat ze bedekt zijn met myeline, een vetachtige stof die wit is van uiterlijk. Myeline helpt bij zowel de isolatie en de efficiëntie van neurale transmissie. Hoewel de celdifferentiatie bij de geboorte volledig is, gaat de groei van dendrieten, axonen en synapsen jarenlang door.