Otak tritunggal mengacu pada hipotesis tentang bagaimana otak manusia berevolusi dan berfungsi yang pertama kali diusulkan oleh ahli saraf Paul D. MacLean pada 1960-an. Ini berpendapat bahwa otak dapat dibagi menjadi tiga bagian, yang disebut kompleks reptil, kompleks paleomamalia, dan kompleks neomamalia, yang berasal secara berurutan dalam perjalanan evolusi dan terkait dengan bentuk pemikiran yang semakin maju. Sekarang dianggap dibantah karena penelitian selanjutnya dalam neurologi, paleontologi, dan bidang terkait, meskipun tetap ada dalam budaya populer.
Menurut hipotesis otak tritunggal, bagian tertua dan paling dasar dari otak manusia adalah sekelompok kelompok saraf yang disebut ganglia basal, yang terletak di bawah otak besar. Ini disebut kompleks reptil, dinamakan demikian karena bagian dari otak tritunggal ini dianggap telah berevolusi pada nenek moyang evolusioner pra-mamalia jauh manusia. Dalam model otak tritunggal, kompleks reptilia mengatur naluri primitif seperti agresi, dominasi, dan respons melawan-atau-lari.
Bagian kedua, kompleks paleomamalia, meliputi struktur di otak yang sekarang disebut sebagai sistem limbik. Ini termasuk amigdala, hipokampus, dan hipotalamus, bersama dengan korteks cingulate dan bagian dari korteks serebral. MacLean berpendapat bahwa struktur ini mengatur emosi dan perilaku seperti reproduksi, pengasuhan anak, dan pemberian makan. Menurut hipotesis, bagian otak ini pertama kali berevolusi di antara mamalia awal. MacLean adalah ilmuwan saraf pertama yang mengidentifikasi sistem limbik dan pentingnya, dan konsep ini masih banyak digunakan dalam ilmu saraf modern meskipun selanjutnya mendiskreditkan hipotesis otak tritunggal secara keseluruhan.
Bagian ketiga, yang disebut kompleks neomamalia, adalah neokorteks. Neokorteks adalah bagian dari korteks serebral yang ditemukan secara eksklusif pada mamalia. Dalam model otak tritunggal, kompleks neomamalia adalah bagian terbaru dari otak yang berevolusi dan bertanggung jawab atas fungsi mental yang lebih tinggi seperti bahasa dan pemikiran abstrak.
Ganglia basal hadir di semua vertebrata, sehingga evolusi mereka mungkin secara substansial mendahului munculnya reptil. Demikian pula, struktur otak yang termasuk dalam kompleks paleomamalia tidak unik untuk mamalia, dan banyak vertebrata non-mamalia menunjukkan perilaku mengasuh dan membesarkan anak yang dikaitkan dengannya. Sauropsida, klasifikasi yang mencakup burung, reptil, dan dinosaurus, semuanya kemudian ditemukan memiliki struktur otak yang serupa fungsinya dengan apa yang disebut MacLean sebagai kompleks neomammalia, yang menunjukkan bahwa evolusi struktur ini juga mendahului evolusi mamalia. Kemampuan mental yang canggih yang pernah dianggap eksklusif untuk mamalia, seperti pembuatan alat, juga ada pada beberapa spesies burung.
Gagasan otak tritunggal juga kehilangan kredibilitas karena pemahaman yang lebih besar tentang otak manusia. Misalnya, kerusakan otak di beberapa area yang diklasifikasikan sebagai bagian dari kompleks paleomamalia dapat mengganggu fungsi kognitif yang diduga merupakan satu-satunya domain kompleks neomamalia. Ini sulit untuk dijelaskan dalam model sistem saraf yang menghubungkan semua fungsi mental yang lebih tinggi ke satu bagian otak yang spesifik.