Le système nerveux central joue un rôle fondamental dans le contrôle des mouvements volontaires.
Le cortex moteur primaire, situé dans le lobe frontal du cortex cérébral, est la région principale responsable de l'initiation et du contrôle des mouvements volontaires. Cette zone travaille en étroite collaboration avec d'autres régions comme le cortex pariétal postérieur et les aires de Brodmann, notamment l'aire 6, pour planifier et coordonner les mouvements complexes. Le cortex sensitif reçoit les informations sensorielles qui permettent d'ajuster précisément les mouvements. La communication entre ces différentes zones est essentielle pour réaliser des mouvements précis et coordonnés.
La transmission des commandes motrices s'effectue via deux voies principales : la voie pyramidale et la voie extrapyramidale. La voie motrice pyramidale est particulièrement importante pour les mouvements volontaires fins et précis, comme l'écriture ou la manipulation d'objets. Elle part du cortex moteur primaire et descend jusqu'à la moelle épinière pour activer les muscles concernés. La voie motrice et sensitive forme un circuit complexe permettant le retour d'information constant nécessaire au contrôle du mouvement. Cette organisation permet de distinguer les mouvements volontaires des mouvements involontaires, ces derniers étant plutôt gérés par la voie extrapyramidale et les centres nerveux automatiques. La motricité volontaire nécessite donc l'interaction coordonnée de nombreuses structures cérébrales et voies nerveuses, comme le montre le mouvement volontaire schéma classique utilisé en SVT.