Нервова система кільчастих червів відзначається значною складністю порівняно з нервовою системою двох попередніх типів червів.(Мал. 5). Надглотковий парний нервовий вузол ділиться на три відділи – передній (розвинений краще), середній та задній (вищі кільчасті черви). Черевний нервовий стовбур утворений парою наближених один до одного поздовжніх нервових ланцюжків, які іноді зливаються. У кожному сегментіна цих поздовжніх ланцюжках розташовані нервові вузли, здебільшого злиті між собою.
Надглоткові нервові вузли, навкологлоткові нервові тяжі (навкологлоткове нервове кільце) та черевний нервовий стовбур складають центральну нервовусистему, від якої до органів і тканин тіла відходять численнінерви,що утворюютьпериферійну нервову систему.
У кільчастих червів, як вільно живучих тварин, добре розвинені органи чуттів: очі, смакові та нюхові рецептори, органи слуху, рівноваги. Завдяки цьому вони одержують різноманітну інформацію про зміни в навколишньому середовищі та переробляють її в головних гангліях. Це забезпечує значну активність цих тварин і визначає складніші форми їх поведінки.