Unter hemisphärischer Lateralisierung des Gehirns versteht man die neuroanatomische Ungleichheit und funktionale Spezialisierung der Großhirnhemisphären. Obwohl es so scheint, dass die Gehirnhälfte morphologisch betrachtet symmetrisch aufgebaut sind, haben Forscher herausgefunden, dass die Aufgaben und Funktionen des Gehirns eine räumliche Spezialisierung haben

, d.h. einige Funktionen oder Teilfunktionen des Gehirns werden bevorzugt in einer der beiden Gehirnhälften ausgeführt. 

Überdies hat man entdeckt, dass die beiden Hemisphären Informationen auf unterschiedliche Art und Weise verarbeiten. Diese Aufteilung von Prozessen und die unterschiedliche Informationsverarbeitung von der rechten und linken Hälfte wird als Lateralisierung bezeichnet. So kann man zum Beispiel sagen, dass die linke Hemisphäre eher analytisch und detailorientiert ist und Information sequentiell verarbeitet. Dagegen funktioniert die rechte Hemisphäre holistisch, d.h. ist eher für den Überblick verantwortlich und kann übergeordnete Muster und Zusammenhängen finden.

Experimenten geben Aufschluss über dieses Phänomen. Ein Beispiel ist bei „Split Brain“ Patienten zu finden. Bei „Split Brain“ Patienten wird als letztes Mittel gegen Epilepsie den Balken (Corpus callosum), der die beiden Hirnhemisphären miteinander verbindet, durchtrennt. Roger Sperry und Michael Gazzaniga haben in Experimenten mit solchen Patienten nachgewiesen, dass wenn man ihnen im linken Gesichtsfeld (genauer gesagt, auf den rechten Netzhauthälften beider Augen) ein Objekt zeigt, können sie es nicht benennen. Sperry und Gazzaniga sind zu Schluss gekommen, dass dies daran liegt, dass sich das Sprachzentrum bei den meisten Menschen in der linken Hemisphäre lokalisiert ist. 

Bei den Split-Brain Patienten wurden Informationen aus dem linken Gesichtsfeld jedoch nur an die rechte Hemisphäre geleitet und deswegen konnten sie das Objekt nicht benennen. Da die rechte Hemisphäre alle notwendige Informationen hat, um seine spezialisierte Aufgaben zu erledigen, konnten Betroffene, zum Beispiel, mit der linken Hand, den gleichen Gegenstand greifen, den sie nicht benennen konnten (da die rechte Hemisphäre bei den meisten Personen für motorische Bewegungen der linken Körperseite verantwortlich ist).