Нервная система современных амфибий включает в себя 10 черепных нервов, отсутствуют добавочный и подъязычный нервы. У червяг и саламандр спинной мозг проходит на всем протяжении позвоночного канала, у бесхвостых амфибий он формирует на конце пучок нервных волокон, так называемый «конский хвост». Глаза развиты за исключением нескольких роющих форм, подвижность их хорошо выражена, но зрение остротой не отличается. Амфибии были первыми позвоночными, которые могли издавать и воспринимать звуки в воздушной среде, их слух хорошо развит. Низкочастотные звуки передаются напрямую во внутреннее ухо через передние конечности, а высокочастотные — через барабанную перепонку. Многие личиночные формы, а также водные половозрелые имеют боковую линию — группу рецепторов на боковой поверхности тела, чувствительных к движению воды. Запах воспринимается посредством якобсонова органа и играет более важную роль в регуляции поведения, чем непосредственно пища. У некоторых видов развиты электрорецепторы.
