O sistema nervioso de artrópodos es de tipo ganglionar, presentando una doble cadena ventral de ganglios, y órganos sensoriales muy especializados situados en la cabeza (ojos, órganos auditivos y antenas). Esta mayor concentración en la cabeza de las estructuras nerviosas se conoce como cefalización.
La presencia de ganglios nerviosos en los segmentos da a estos animales una autonomía relativa, y un artrópodo puede realizar algunas actividades, como caminar, incluso después de ser decapitado.
Cuentan con estructuras sensoriales diversificadas, como sensores químicos, reconociendo la presencia de alimentos o enemigos naturales, además de receptores gustativos, sensores posturales, receptores auditivos y de luz, entre otros.