Sinir sisteminin evrimi de diğer tüm sistemler gibi çok eskilere, tek hücreli canlılara kadar gitmektedir. Çoğu kimse bunu ilk duyduğunda şaşırabilecektir: "Bir sistemin evrimi nasıl olur da daha dokuları ve organları dahi olmayan, hatta tek başına, tek hücreli olarak yaşayan canlılara kadar gidebilir?" Bu, birçok insanı afallatmaktadır. Bilim insanları da evrimsel biyoloji ortaya çıkana ve gelişene kadar sistemlerin evrimsel değişimlerinin bu kadar eskiye gidebileceğini düşünmüyorlardı. Fakat artık evrimsel biyolojinin bütünleştirici ve birleştirici yapısı sayesinde her sistem gibi sinir sisteminin temellerinin de tek hücrelilere gittiğini biliyoruz.
Başlangıçta, sinir hücreleri yoktu. Her canlı, varlığını sürdürebilmek için çevresiyle iletişim içerisinde olmak zorundaydı. Birçok kaynakta bu iletişim, canlılığın temel kriterlerinden biri olarak görülür. Çünkü canlı çevresiyle hangi çapta olursa olsun bir iletişim halinde olmayacak olursa, besin, enerji, dinlenme, tehlike gibi unsurları kaçırabilecek ve varlığı ciddi miktarda tehlikeye girecektir. Bu sebeple, canlılığın ilk oluşumundan beridir sadece çevresiyle en aktif şekilde iletişim kurabilen canlılar avantaj sağlamışlardır.