大脑模拟是指对完整或部分的大脑进行功能性的电脑建模。若要对大脑（或大脑子系统）建模，就要同时对神经元的电学性质和体化学性质（如细胞外血清素梯度）进行建模以及目标生物的神经连接组模型。神经连接组极其复杂，详细连接方式尚不明了；因此目前正透过蓝脑计划等专案在小型哺乳动物中进行实验模拟。
世界各地的各种模拟已全部或部分以开源形式发布，如C. elegans和蓝脑计划展示。
蓝脑计划想要对哺乳动物皮层柱建立下至分子等级的电脑模拟。根据一项估计，使用蓝脑计划的方法对人类连接组进行全面重建将需要zettabyte的资料储存量。在2013年，人脑计划建立了脑模拟平台（Brain Simulation Platform，BSP），这是可透过互联网存取，为了模拟大脑模型而设计的协作平台，。人脑计划运用了蓝脑计划所使用的技术，并在此基础上改进。
大脑模拟计划是为了促进对大脑的全面理解，并在最终协助改进治疗和诊断脑部疾病的流程。
秀丽隐杆线虫（蛔虫）的触觉敏感性的神经回路连通图在1985 年绘制完成，并在 1993 年进行了部分模拟。自 2004 年以来已有许多完整的神经及肌肉系统的软件模拟开发完成，包括蠕虫的物理环境模拟，其中有一些模型可供下载。 然而，对于在这种相对简单的生物体中，神经元及其连接是如何产生令人惊讶的一系列复杂行为，这方面的理解仍付之阙如。 整体大脑功能有着过度的复杂性，与所绘相邻神经元之间相互作用的简单性呈鲜明对比，这种反差就是涌现属性的一个例子，涌现在人工神经网络中有平行的特性，与它们往往很复杂的抽象输出相比，人工神经网络的神经元则极其简单。
果蝇的大脑也已被彻底研究，其模拟模型提供了一个独特的同胞神经元模型。
亨利·马克拉姆在1995年至2005年间绘制了老鼠大脑中的神经元类型及其连结图。
2006年12月，蓝脑计划完成了对老鼠新皮层柱的模拟。新皮层柱被认为是新皮层最小的功能单元。新皮层是大脑的一部分，被认为是负责如意识思维等高阶功能，老鼠大脑中含有10000个神经元（和10 8个突触）。2007年11月，该计划报告结束了第一阶段，并提供了一个依照数据处理的流程，用于建立、验证和研究新皮层柱。
2007年，内华达大学的研究团队在IBM的超级电脑蓝色基因上执行了“与半颗老鼠大脑一样大、一样复杂的 ”人工神经网络。每模拟一秒钟的时间需花费十秒钟的计算时间。研究人员声称观察到了“与生物学一致的”神经冲动在虚拟大脑皮层流过。然而，该模拟缺乏了在真实老鼠大脑中看到的结构，而且他们还打算改进神经元和突触模型的准确性。
蓝脑计划是IBM和瑞士洛桑联邦理工学院于2005年5月发起的一项计划。计划之目的在于，在分子等级之上建立对哺乳动物皮层柱的电脑模拟。该项计划使用了基于IBM蓝色基因所设计的超级电脑，根据神经元的突触连接性和离子渗透性来模拟神经元的电性行为。该计划试图最终了解人类认知，以及由神经功能失调所引起的各种精神疾病（例如自闭症），并了解药物是如何影响网络行为。
2013年底，日本和德国的研究人员使用当时排名第四的超级电脑“京”和脉冲神经网络（英语：Spiking neural network）模拟平台“NEST”来模拟1%的人脑。该模拟建立了一个由17.3亿个神经细胞组成的网络模型，神经细胞以10.4兆个突触连接。为了实现这一壮举，该程序使用了京的82944个处理器，过程花了40分钟，完成了真实生物神经网络活动1秒钟的模拟 。
人脑计划（HBP）是由欧盟资助的研究计划，从2013年开始，为期10年，在欧洲雇用了约500名科学家，包含6个平台：
大脑模拟平台（Brain Simulation Platform，BSP）是可存取互联网的平台，它可以进行那些不易在实验室实行的调查。目前正在将蓝脑技术应用于其他脑区，如小脑、海马回和基底核。
大脑模型已经作为开源软件发布，可在GitHub等网站上获得。其中包括秀丽隐杆线虫、果蝇，以及世界上最大的功能性大脑模型——在NENGO软件架构基础上开发的人脑模型“Elysia”和“Spaun”。
蓝脑计划的展示网页说明了蓝脑计划的模型和资料是如何转换为NeuroML和PyNN（Python的神经网络模型）。
