​Balıkların beyni bedene oranla küçüktür ve beyni oluşturan çeşitli bölümler eşit olmayan biçimde gelişmiştir. Bununla birlikte, beyinden çıkan sinirlerin dağılımı, öbür omurgalılarınkiyle tam bir benzerlik gösterir. Duyu organları arasında, genellikle büyük oían göz, geniş ve çok açık olan gözbebeğiyle dikkati çeker.Derin deniz balıklarının gözleri ya körelmiş ya da çok gelişmiştir. Kulağın yapısı yalındır: Yalnızca iç kulaktan oluşur. Koku alma organı, tabanı kıvrımlı bir zarla çok düzenli biçimde döşenmiş kapalı bir uçla son bulan, iki boşluktan oluşur; balıklar kokulara karşı çok duyarlıdırlar (hiç akıntı olmasa bile uzaktan yemin bulunduğu yere doğru gelirler). Buna karşılık, tat alma pek gelişmemiştir.




Balıkların dili kemiktendir ve yapısında çok az sinir yer alır, ayrıca, balıklar besinlerini ağızlarında tutamazlar. Dokunma duyusu son derece gelişmiştir; böylece balıklar,şaşırtıcı bir keskinlikle, suyun en küçük titreşimlerini hissedebilir ve geldikleri yeri belirleyebilirler. Dokunmanın başlıca merkezi, omur***a koşut olarak gövde boyunca uzanan ve yan çizgi adı verilen bir oluk içindedir.Dokunma duyusuna dudaklar da yardımcı olabilir.