1.腦幹
腦幹是中樞神經系統位於脊髓和間腦之間的壹小部分，自下而上由延髓、腦橋和中腦組成。延髓和腦橋的背面與小腦相連，它們之間的腔室就是第四腦室。該室向下與延髓和脊髓的中央管相連，向上與中腦導水管相通。如果切斷小腦與腦幹的連接處，切除小腦，會看到第四腦室底部，即延髓上部和腦橋後部呈菱形，故稱菱形窩。腦幹內部結構主要有三種類型:神經核團、長纖維束和網狀結構，後者是各種神經元和纖維交錯排列、相對分散的特定區域。
2.小腦
小腦占據了後顱窩的大部分。它的上表面是平的，靠近硬腦膜形成的小腦幕(見背面)，它的下中部凹陷，兩側呈半球形，凸面靠在後顱窩的基底上。小腦中部狹窄的部分稱為蚓部；兩邊腫脹的部分是半球。小腦通過前方的三對小腦腳與腦幹後部相連，起自脊髓和下橄欖核的小腦下腳位於中腳內側(與中腳的界限不易區分)。小腦上腳主要由小腦傳出纖維組成，較細，位於前方，左右上腳之間有上髓帆。延髓下帆從小腦向下連接第四腦室的脈絡膜組織。
小腦的總體積約占全腦的10%，但其中包含的神經元數量卻超過全腦神經元總數的壹半。大量神經元細胞集中在小腦表面，形成小腦皮質，皮質表面可見許多大致平行的橫溝，將小腦分成許多橫片，稱為葉。小腦的白質皮質被延髓中心包裹，延髓內還埋藏著壹個灰質核，稱為小腦核或中央核。小腦核是小腦發出傳出纖維的部位，由三對核組成:小腦頂核位於第四腦室頂部上方；人類的中間核可分為球狀核和栓塞狀核；-我們；中間核的外側是齒狀核，呈袋狀，體積最大。
盡管接受了大量的感覺信息，但小腦的功能主要與運動控制有關，即維持人體平衡和協調骨骼肌的運動。小腦損傷不會引起隨意運動的喪失(癱瘓)，但可表現出不平衡和肌肉緊張，尤其是運動協調障礙。隨著脊椎動物的進化，小腦的大小不斷增大，在人類中達到頂峰。這與高等動物，尤其是人，能夠從事精密復雜的動作有關。
3.間腦
間腦由前腦發育而來，位於腦幹和端腦之間。它的體積不到中樞神經系統的2%，但其結構和功能非常復雜，僅次於大腦皮層。間腦的兩側和後部被高度發達的大腦半球所覆蓋，只有腹側部的視交叉、視束、灰結節、漏鬥、垂體和乳頭暴露於腦底部。
間腦可分為五個部分:背側丘腦、上側丘腦、下丘腦、後丘腦和底丘腦。
間腦腔是位於正中矢狀面的狹窄空間，稱為第三腦室，其頂部由脈絡膜組織形成；眼底由視交叉、灰結節、漏鬥和視乳頭組成；前邊界為端板；通過中腦導水管後；側壁是背側丘腦和下丘腦。
4.端腦
端腦和間腦都是由前腦發展而來。端腦是大腦的最高部分，由胼胝體連接。在系統發育上，端腦的功能與嗅覺有關，從魚類開始。隨著動物的高級發展，從爬行動物開始，端腦就有了比嗅覺更多的功能。人類端腦皮層重現物種的出現順序可分為原皮層建築皮層、舊皮層古皮層和新皮層新皮層。原皮質和舊皮質與嗅覺和內臟活動有關；新皮層高度發達，占大腦半球皮層的96%以上，成為機體各種生命活動的最高調節器，將原皮層和舊皮層推向半球內表面的越來越低的部位，形成邊緣葉。