智力的物質基礎在於大腦，胎兒期與嬰兒期是大腦及中樞神經發育最關鍵的階段。嚴格來說，胎兒期指妊娠第9週至出生期間，此前妊娠階段在專業上稱為胚胎期。胚胎期呈現單一細胞（受精卵）發育成類人個體的過程，
胎兒期則主要涉及胚胎期已開始形成的器官與組織持續成長及分化。本書所稱胎兒期涵蓋兩階段，不作區分。大腦是結構極其複雜的組織，其基本構成單位為腦細胞，即神經元。
在胚胎發育過程中，腦部發展與生物體生長相似，大致可分為三個階段：第一階段為細胞數量增加期，第二階段為細胞數量與體積同步增長期，第三階段則進入細胞數量停止增長但體積持續擴大的階段。這些連續過程存在相互重疊現象。
人體成長發育過程中，腦部發展最為迅速。胚胎發育第18日左右神經板形成。最初大腦表面平坦，至第13週時出現複雜的溝回結構。大腦皮質內具不同功能的神經細胞，主要於妊娠第15至18週完成分化與發育。人類腦部自妊娠中期起急速發展。
妊娠3至6個月為腦細胞急速增殖的第一階段，腦細胞體積與神經纖維生長促使腦重量持續增加。妊娠7至9個月進入腦細胞急速生長的第二階段，主要由已成形的神經細胞發展相互間的突觸連結，實現神經細胞間的興奮性訊號傳遞。
人類腦細胞發展最為活躍的時期，自妊娠最後三個月持續至出生後三個月，此階段腦細胞增殖與細胞增大同步進行，發展速度極為迅猛。這種多重層次的腦細胞發展將持續至約兩歲左右。腦細胞增殖屬一次性過程，錯失此階段便無法彌補。
因此胎兒期至兩歲是腦部發育的關鍵基礎階段，決定了腦細胞數量與發育品質。兩歲後則主要以腦細胞體積與重量增長及智能開發為核心。