Seoses aktiivsema jäsemete kasutamisega on roomajatel hästi arenenud seljaaju, eriti kaela- ja nimmepaisumus (mõnedel dinosaurustel olid need isegi peaajust mahukamad). Peaaju ei ole võrreldes kahepaiksetega palju edasi arenenud, mitmeid erinevusi on siiski. Otsaju on pisut suurem, hästi on arenenud juttkeha. Aju külgedel on tekkinud kihilise ehitusega uusmantel, mille koor on juhteteede kaudu ühenduses nii nägemiskulglatega kui ka kogu kehaga. Haistefunktsioon on küll veel oluline (otsaju eesosas paiknevad suured haistesagarad), kuid mitte esmatähtis. Eriti hea on haistmine madudel, haisteepiteel paikneb nii ninakarbikute pinnal kui ka keelel. Vaheaju jääb osaliselt otsaju alla ning osaleb samuti nägemiserutuste töötlemisel (taalamus). Nägemine on suhteliselt hea, on tekkinud võime silma fokuseerida silmaläätse kuju muutes. Silmade kaitseks on tekkinud silmalaud. Osadel roomajatel esineb vaheaju ülemises osas nn pineaalelund, mis on
all, see võimaldas keha täielikult kanda. Kolju on suhteliselt kitsas ja kinnitub kandelülile. Silmakoobaste vahel puudub luuline vahesein. Kolju on muutunud keerulisemaks, lisandunud on aseluid. Näokolju iseärasuseks on sarnakaarte teke. Enamiku roomajate närvitalitus on suuresti reflektoorne, õppimisvõime on suhteliselt madal. Seoses aktiivsema jäsemete kasutamisega on roomajatel hästi arenenud seljaaju. Haistefunktsioon on küll veel oluline, kuid mitte esmatähtis. Eriti hea on haistmine madudel, haisteepiteel paikneb nii ninakarbikute pinnal kui ka keelel. Nägemine on suhteliselt hea, on tekkinud võime silma fokuseerida silmaläätse kuju muutes. Silmade kaitseks on tekkinud silmalaud. Keskaju on oma suurte nägemissagaratega peamine nägemiskeskus. Väikeaju kuju ja suurus on eri roomajatel sõltuvalt nende eluviisidest üsna varieeruv (väikeajus paiknevad