Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга и поэтому имеет черты сегментарного строения. Спереди он граничит с мостом. На передней поверхности продолговатого мозга расположены два возвышения (пирамиды). В них проходит пирамидный путь, обеспечивающий произвольные движения. На задней поверхности залегают ядра вторых нейронов глубокой чувствительности. Продолговатый мозг содержит ядра IX, X, XI и XII черепных нервов, ретикулярную формацию, а также жизненно важные центры: сосудодвигательный (поддерживает уровень артериального давления), дыхательный (контролирует ритмичность и глубину дыхания), пищеварительный, слюно– и слезоотделительные центры. Поражение этих центров вызывает смерть из-за остановки дыхания и кровообращения. В продолговатом мозге замыкаются рефлексы поддержания позы, связанные с вестибулярным аппаратом. Эти рефлексы перераспределяют мышечный тонус при перемене положения тела в пространстве. Через продолговатый мозг проходят восходящие и нисходящие пути, связывающие головной и спинной мозг.

Мост расположен между ножками мозга и продолговатым мозгом. В нем лежат ядра VI, VII, VIII черепных нервов и проводящие пути.

Мозжечок находится в задней черепной ямке между продолговатым мозгом, мостом и затылочными долями. Состоит из червя и двух полушарий. Полушария мозжечка покрыты извилинами серого вещества. Внутри полушарий находится белое вещество, в котором расположены три пары ядер: шаровидное, пробковидное и зубчатое. Червь содержит ядра шатра. Мозжечок связан с другими отделами ЦНС тремя парами ножек. Мозжечок координирует движения, удержание позы и равновесия тела, регулирует мышечный тонус.

Четверохолмие. В его верхних буграх замыкается зрительный ориентировочный рефлекс. Он проявляется вздрагиванием, поворотом глаз, головы и туловища в сторону резкого внезапного светового раздражителя. В нижних буграх замыкается слуховой ориентировочный рефлекс. Благодаря рефлекторной реакции на внезапные световые и звуковые раздражители человек автоматически и своевременно реагирует на опасность. И. П. Павлов назвал такие рефлексы сторожевыми типа «что такое?».