Nei vertebrati terrestri è invece il prosencefalo che si ingrandisce fino a formare una struttura liscia che occupa la scatola cranica quasi per intero. L'encefalo viene separato dalla scatola cranica tramite membrane di tessuto connettivo chiamate meningi. Cellule specializzate dividono il cervello dal flusso sanguigno, formando la barriera emato-encefalica. L'ingrandimento e la maggior organizzazione cerebrale negli amnioti riflettono lo spostamento degli arti dalla posizione laterale a quella ventrale, con conseguente coordinazione dell'oscillazione e dello spostamento degli arti. Il controllo degli arti assume una notevole importanza a livello cerebrale negli arcosauri bipedi e negli uccelli, riflettendosi sulla struttura cerebrale.