Los hemisferios cerebrales forman la principal división de las regiones cerebrales superiores y se asimilan generalmente a la corteza cerebral aunque incluyen también estructuras del sistema límbico y los ganglios basales. Están conectados a través de fibras nerviosas llamadas comisuras, siendo la principal el cuerpo calloso. Una parte importante de las conexiones son homotópicas, conectando regiones homólogas de cada hemisferio, y otras son heterotópicas. Las conexiones interhemisféricas del cuerpo calloso permiten que la actividad de los dos hemisferios se integre y unifique.
El concepto de lateralización hemisférica es sinónimo de asimetría hemisférica funcional. Los descubrimientos del siglo XIX de Broca y Wernicke relativos a las áreas del lenguaje, llevaron a pensar que el hemisferio izquierdo era el responsable de las funciones superiores humanas y con ello dominante sobre el derecho, hipótesis que se mantuvo hasta los años 60 en que se empezaron a hacer estudios sistemáticos sobre las especializaciones funcionales del hemisferio derecho.
Los estudios de lateralización hemisférica se refieren a diferencias funcionales que no se corresponden necesariamente con diferencias anatómicas, las cuales por cierto son muy escasas y no pueden dar cuenta de la riqueza de diferencias funcionales que existen entre los dos hemisferios