神经系统的结构发育基本成熟，接近成人水平，在功能上则继续发育。随着神经细胞体积增大，细胞之间轴突和树突间联系更加密集，出现了大量新的神经环路。
大脑皮层内部结构和功能更加复杂，使学龄儿童的运动更加协调和准确，大脑皮层的抑制能力也加强了，已能对自己的欲望和情感进行自我控制、分析综合能力加强，能进行复杂的联想、推理、概括、归纳等抽象思维活动；通过系统学习知识，词汇大量增加，理解力、注意力和记忆力变得更有意识。
学龄儿童所有皮层传导通路的神经纤维，在6岁末时几乎都已髓鞘化。这时的神经纤维具有良好的“绝缘性”，可以按一定的通路迅速传导神经兴奋，极大地提高了神经传导的准确性。在小学阶段，神经纤维还从不同方向越来越多地深入到皮层各层，在长度上较大的兴奋过程和抑制过程是高级神经活动的基本功能，学龄儿童的这两种功能都有进一步增强。
当然，与成人相比，学龄儿童大脑兴奋与抑制的平衡性较差，兴奋强于抑制，要求儿童过分的兴奋或抑制都会产生不良后果。皮层抑制功能是大脑功能发育的重要标志之一，抑制性条件反射系因条件刺激的出现而致使个体反应减弱的现象，对儿童来说有很大意义。
