В состав ствола головного мозга входят: продолговатый мозг, варолиев мост с мозжечком, ножки мозга с четверохолмием и зрительные бугры.
Первые три образования обнаруживают сходство в строении и значении со спинным мозгом, являясь, по существу, в значительной своей части сегментарным аппаратом для головы, аналогично тому, как спинной мозг является сегментарным аппаратом для метамеров туловища и конечностей.
Правда, уже начиная с продолговатого мозга, и сегментарный аппарат (серое вещество), и проводниковый (белое вещество) испытывают значительные изменения в расположении. Если такие ядра черепных нервов, как ядро нисходящего корешка n. trigemini или двигательное n. hypoglossi представляют собой прямое продолжение кверху задних (V нерв) и передних (XII нерв) рогов спинного мозга, то остальные ядра черепных нервов «разорваны» на отдельные клеточные группы, и не представляют собой, сплошной колонны серого вещества, как это мы видели в спинном мозге. Что касается белых проводников спинного мозга, то некоторые из них заканчиваются в мозговом стволе, другие проходят через него, не прерываясь. Наконец ряд новых путей начинается от ядерных образований ствола, либо в нем же и заканчиваясь, либо направляясь в другие отделы нервной системы.