Os capítulos do livro, escrito pelo jornalista e pesquisador Carlos Henrique Santiago, seguem uma estrutura teatral descrevendo as pesquisas sobre o cérebro em um prólogo e dois entreatos, enquanto as obras dos cineastas Sergei Eisenstein, Alain Resnais e Eduardo Coutinho são analisadas à luz da filosofia e da experiência pessoal do autor em três atos. No final, a cortina desce sobre o palco, para que o leitor, ao fechar o livro, perceba como as informações disponíveis em "O cérebro é a tela" fazem parte da sua vida e da sociedade contemporânea. Na última década da sua produção filosófica, Gilles Deleuze (1925-1995) aplicou conceitos desenvolvidos ao longo de sua carreira às imagens cinematográficas, com grande impacto sobre a crítica e a produção de cinema ainda nos dias de hoje. Porém, nos livros "A imagem-movimento" e "A imagem-tempo", reeditados recentemente pela Editora 34, Deleuze não chegou a desenvolver plenamente o terceiro conceito, o de "imagem-pensamento", que ele só arrematou em uma entrevista aos Cahiers du Cinéma, onde declarou: "O cérebro é a tela". A partir dessa afirmação, o livro realiza um retrospecto das principais influências da história da filosofia, desde a Antiguidade, que levaram Deleuze à "imagem-pensamento" e examina o conceito à luz das descobertas recentes da ciência e da neurologia, possibilitadas pelas imagens por ressonância magnética funcional (IRMf), mostrando como diretores, de épocas diferentes, podem ser considerados mais do que cineastas, mas "verdadeiros pensadores". Antes de penetrar em obras tão complexas como os livros de Gilles Deleuze sobre cinema, Santiago se debruçou sobre outro filósofo da imagem, Vilém Flusser. Resumindo, "O cérebro é a tela" não é um livro apenas sobre cinema, nem de divulgação cientifica ou de filosofia, mas, segundo o autor, um livro em que a linguagem jornalística é utilizada para que diferentes autores de áreas distintas do conhecimento, da filosofia e do cinema possam dialogar entre si.