研究表明，胎儿时期神经系统发育最早，尤其是脑的发育最为迅速。胎儿时期神经系统和大脑的迅速发育表现在结构和功能方面。
结构
刚出生的婴儿脑重平均为出生体重的10-12%，而成人脑重仅占其体重的2-3%，可见胎儿时期神经系统和大脑是优先发育的组织。研究表明，大脑皮质的神经细胞于胎儿第5个月即开始增殖分化，到出生时，神经细胞数目已与成人相同。出生后脑重的增加主要是上神经细胞体积增大和树突的增多、加长，以及神经髓鞘的形成和发育。
功能
随着神经系统结构的发育，胎儿的运动、感知觉、记忆等高级神经系统功能逐渐发育。
运动
胎儿5个月时已有活跃的胎动，常有翻转全身，踢脚，摆动手臂等动作，有时还会有吸吮大拇指，打嗝等表现。
听觉
听觉是胎儿最早发展的感觉。胎儿可听到母亲的心跳、母亲胃肠的咕噜声、外界的声响、人的声音，尤其是父母的声音。
视觉
胎儿从第六个月开始，已有一定的视觉。如光线直接照在母亲的腹部上，会引起胎儿的反应，大多数胎儿表现为受惊般的移开。
胎教是近年来胎儿保健领域的重要研究方向。如前所述，胎儿期间神经系统的结构和功能有旺盛的发育，胎儿的各种运动、感知觉、记忆等高级神经功能的发育与母亲的情绪、外界环境的刺激等有密切相关，近年的研究表明适当的胎教有利于神经系统各种功能的发育。
表现为：
母亲的语言刺激有利于胎儿语言功能的发育
经常轻轻抚摸腹部，给予胎儿温和的刺激，有利于促进胎儿感知觉的发育
给予胎儿轻柔的音乐刺激，特别是接近母亲心跳节奏的旋律，有利于胎儿的生长发育
外部环境令人不快的声音，如电铃声，父母吵骂声，汽车刹车声等，令胎儿脑部释放β波，抑制胎儿生长
触觉
胎儿的触觉也有发育。研究表明，子宫1分钟两次规律性的收缩对胎儿而言是非常舒服的刺激，相反长时间乘搭震动过剧的汽车、或温差变化太大、母亲不适当的睡姿等对胎儿都是不良的触觉，可能阻碍胎儿脑部的发育。
记忆力
胎儿时期具有原始的记忆力，研究表明，胎儿时期经常听到母亲的声音，胎儿具有记忆力，以至于出生后的新生儿能在吵杂的环境中辨认母亲的声音。
