Ряд заболеваний центральной нервной системы (ЦНС) может быть причиной ненаправленного головокружения. В этом случае говорят о центральном (вестибулярном) головокружении.

Сотрясение или опухоль головного мозга могут привести к нарушению равновесия и возникновению разных форм головокружения. При рассеянном склерозе нервные волокна повреждаются вследствие воспалительных процессов; наиболее частыми сопутствующими симптомами являются неуверенная походка и общие проблемы с координацией. Возбудители инфекций, например, вирус герпеса или возбудитель сифилиса, также могут вызывать воспалительные процессы в головном мозге, важными симптомами которых могут быть головокружение и ощущение дурноты. К церебральным и неврологическим заболеваниям, сопровождающимся головокружением, также относятся болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и деменция альцгеймеровского типа. В редких случаях головокружение может указывать на инсульт или опухоль головного мозга.