脑的三个基本机能联合区的理论是鲁利亚通过他长期的临床观察，特别是对大量脑损伤病人的深入分析而创立的，认为人们心理过程是个复杂的功能系统，它是由三个基本的（或脑器官）联合区构成。每一个基本联合区都有着分层次的结构，至少是由彼此重叠的三种类型的皮层区组成：
一级皮层区（又称投射区）：从外周来的冲动达到这里，或是冲动由这里走向外周。
二经皮层区（又称投射－联络区）：在这里，对所有的信息进行加工，或者准备相应的程序。
三级皮层区（又称重叠区）：它是大脑两半球最后发展起来的器官，这里综合许多皮层区域的协同活动，以保证形成心理活动的最复杂形式。
三个基本机能联合区的结构和功能如下：
一、脑的第一基本机能联合区
位于脑干网状结构、间脑和大脑皮层内侧部，是按照“非特异性”神经网的形式构成的，兴奋不是以个别的神经冲动扩散，也不按照“全或无”的规律，而是分阶段、逐步地改变自己的兴奋水平，从而调节整个神经器官的状态。它是通过上行网状系统和下行网状系统发挥作用的，而网状结构器官的工作又受皮层高级部位的调节和控制。为了保证心理活动的正常进行，人应当处于觉醒的状态，只有在觉醒的状态下，才能使心理过程完全合乎要求地进行。觉醒状态主要靠大脑皮层适当的紧张度或兴奋来维持，而皮层最适宜的紧张度则不仅由皮层下脑干中的一群特殊的神经细胞来保证和调节，而且也由接受外界各种刺激的皮层调节。
二、脑的第二基本机能联合区
位于两半球靠后部分，包括视觉区（枕叶）、听觉区（颞叶）和一般感觉区（顶叶）以及相应的皮层下组织，是由皮层和皮层下神经元组成。它们接受个别神经冲动，不是根据分阶段逐步变化的原则，而是根据“全或无”的规律来工作。它们将外周的信息分别传递到适宜于接受某一类信息（如视觉、听觉或一般感觉信息）的许多细小的组织，因而具有高度的模式特异性。这一联合区以一级皮层区为基础，并在二级皮层区进行信息加工和编码。在三级皮层区进行高级抽象和经验储存。它们按照模式特异性递减和功能渐进性偏侧化的原则分层次地工作。例如枕叶的一级皮层区就存在对视觉刺激的某一特性起反应的专门神经元，如有的只对颜色的色调起反应，有的只对线条起反应。它的神经组织结构的特点是第Ⅳ层神经元的高度发展，具有对不同感觉信息的高度特异性。在二级皮层区起主导作用的是第Ⅱ、Ⅲ层带有短轴突的联合神经元。他们把来自一级皮层区所处理过的感觉信息联络在一起并进行加工和编码，综合成一种复合的视觉形象，并达三级皮层区和其他听觉的、躯体觉的信息进行整合。同时它还对外界环境中的复杂标志起反应（如某一物体在空间中的位置、状态和数量），并将直接的直观知觉转变为以内部图式为中介的抽象思维，将有组织的经验储存于记忆中。
三、脑的第三基本机能联合区
位于脑半球前部，中央沟的前方，按照与第二联合区一样的原则分层地工作，所不同的是与第二联合区相反，神经冲动由三级皮层区传至二级皮层区，再传至一级皮层区。三级皮层区位于额叶的前额区，其第Ⅱ、Ⅲ层中存在大量的颗粒小细胞，有着极为丰富的联系系统，不仅与丘脑和网状结构相联系，而且与皮层所有其余部分（颞、顶、枕、边缘）都有双向联系（能进行信息反馈），可将皮层各叶三级区的信息进行第二次加工，形成自己的行动、计划与程序，调节自己的行为，使之符合原初的意图。这种有意识、有目的的调节活动是在言语的直接参与下实现的，因而进行了具有抽象思维和记忆的智力活动。二级皮层区接受三级皮层区传达的信息，即把将执行某种行为的指令进行有组织的运动整合，激活该皮层区的大小锥体细胞，使眼睛、头颈部、手、足和整个躯干的肌肉运动处于行动前的准备状态，然后再将指令传达到一级皮质区的中央前回运动区，将实现精细、准确行为的神经冲动发往外周。
鲁利亚认为：意识活动的每一种形式总是依靠脑的三个基本机能联合区的协同工作来实现的。其中，每一个机能联合区都对整个心理过程的实现作出自己的贡献。同时，他还指出，基本机能联合区的皮层结构活动具有三个规律：第一是皮层区的分层次结构规律。第二是皮层区特异性递减规律：一级皮层区存在大量高度分化的神经元，具有最大限度的模式特性机能；二级区的细胞专门化程度明显减少，多模式神经元开始占优势；三级皮层区模式特异性更小，其机能具有超模式性质。第三是机能渐进性偏侧化规律，由于言语的产生，右手活动占优势的人的左半球成为言语优势的半球，某些机能向一侧半球发展。