A cápáknak viszonylag kis agyuk van, csak kb. 0,5%-a a testsúlyuknak, az embereknél pedig ~2%. Méretére nézve mégis komplex, és régiókra oszlik:
Előagy: Érzékeli az információkat, tanulás, memória.
Középagy: Mozgás és egyensúly irányítása.
Hátsóagy: Légzés, szívverés, emésztés kezelése.
A cápáknak van chorioideus plexus, ami tápanyagot szállít és agyvízet termel. Rendkívül éles szaglás, hallás és elektrorecepciójuk van, asszociatív tanulásuk és korlátozott hosszú távú memóriájuk.