Układ nerwowy tych zwierząt ma prostą budowę, ale w przeciwieństwie do
parzydełkowców występuje tu już „centrum dowodzenia” w postaci dwóch zwojów nerwowych położonych zazwyczaj w przedniej części ciała. Od tych zwojów odchodzą liczne parzyste
pnie nerwowe (nerwy) do przedniej i tylnej części ciała, zazwyczaj połączone poprzecznymi
spoidłami. U wolno żyjących
wirków najsilniej rozwinięte są dwa pnie położone po brzusznej stronie ciała.
Wirki mają dość dobrze wykształcone narządy zmysłów:
receptory chemiczne, dotykowe, jak i proste oczka (
fotoreceptory) w liczbie od jednej do kilkunastu par. Niektóre morskie wirki mają też
statocysty.
Pasożyty, w związku z prowadzonym trybem życia, mają słabo rozwinięty układ nerwowy i właściwie pozbawione są wyspecjalizowanych
narządów zmysłów. Występują u nich jedynie
komórki czuciowe i proste receptory chemiczne.