Базальні (підкоркові) ядра кінцевого мозку розташовані в товщі білої речовини ближче до основи мозку. До них відносяться смугасте тіло, огорожа і мигдалина мозку.
Смугасте тіло складається із хвостатого і сочевицеподібного ядер (в ньому виділяють бліду кулю та шкаралупу). Огорожа розташована у білій речовині півкулі латеральніше сочевицеподібного. Мигдалина залягає у білій речовині скроневої частки півкуль, на 1,5 - 2 см назад від її скроневого полюсу.
Порожнинами півкуль головного мозку є 1-й та 2-й (бічні) шлуночки, які розташовані в товщі білої речовини під мозолистим тілом. Кожний шлуночок має центральну частину від якої відходить передній, задній і нижній роги. Передні роги обох шлуночків відділені один від одного двома пластинками прозорої перетинки. Центральна частина шлуночка вигинається навколо таламуса утворючи дугу. У центральну частину і нижній ріг шлуночка впинається судинне сплетення, яке крізь міжшлуночковий отвір сполучається з судинним сплетенням третього шлуночка.
Проміжний мозок (diencephalon) розташований під мозолистим тілом, складається із таламуса, епіталамуса, метаталамуса і гіпоталамуса.
Таламус (зоровий горб) - парний, яйцеподібної форми, утворений, головним чином, сірою речовиною. Його медіальна і задня поверхня вільні, тому їх добре видно на розрізі мозку, передня зрощена з гіпоталамусом, латеральна прилягає до внутрішньої капсули. Таламус є підкорковим центром усіх видів чутливості (виняток - нюхова чутливість). Медіальні поверхні таламуса звернені одна до одної і утворюють бічні стінки 3-го шлуночка.
Епіталамус включає шишкоподібне тіло (епіфіз), поводки і трикутник повідків. Епіфіз - залоза внутрішньої секреції - ніби підвішений на двох, сполучених між собою (спайкою), повідках зв'язаних з таламусом трикутниками повідків.
Метаталамус утворений парними медіальними і латеральними колінчастими тілами. Медіальні тіла разом з нижніми горбками середнього мозку є первинним центром слухового аналізатора. Латеральні тіла разом з верхніми горбками середнього мозку утворюють первиннй центр зорового аналізатора.
Гіпоталамус розташований спереду від ніжок мозку утворюючи стінки 3-го шлуночка. До нього належать зоровий перехрест, зоровий тракт, сірий горб, лійка, нейрогіпофіз, сосцеподібні тіла, власне підталамічна ділянка. В гіпоталамусі розташовані центри вегетативної нервової системи, регуляції ендокринних залоз. В гіпоталамусі є звийчайні нейроцити і нейросекреторні клітини. Гіпоталамус с гіпофізом утворюють єдиний функціональний компекс, у якому гіпоталамус виконує регуляторну функцію, а гіпофіз - ефекторну.
В гіпоітламусі налічується більше 30 пар ядер. Великі нейросекреторні клітини супраоптичного та паравентрикулярного ядер переднього гіпоталамуса виробляє нейросекрети пептидної природи (вазопресин і окситоцин), які потрапляють в організм через гіпофіз. Дрібні нейрони ядер медіального гіпоталамуса виробляють рилізинг-фактори (або ліберини) та статини, які через власні гормони (тропні) аденогіпофіза впливають на діяльність організму.
Середній мозок (mesencephalon) включає ніжки мозку і дах. Ніжки мозку - це білі круглясті (досить товсті) тяжі, які виходять із мосту і прямують вперед до півкуль головного мозку. Між ніжками внизу розташована міжніжкова ямка, на дні якої видно задню дирчасту речовину. Із борозни на медіальній поверхні кожної ніжки виходить окоруховий нерв (3-я пара черепних нервів). Кожна ніжка має основу і покришку, між якими розташована чорна субстанція (частина екстрапірамідної системи, яка приймає участь у підтриманні м'язового тонусу і автоматично регулює роботу м'язів). Основа ніжки утворена провідними шляхами, що зв'язують відділи головного і спинного мозку. У покришці крім висхідних волокон до таламусу розташовані ядра. Найбільшим серед них є червоне ядро, від якого розпочинається руховий червоноядерно-спинномозковий тракт (шлях). Тут розташована ретикулярна формація та проміжне ядро
Дах середнього мозку - це чотиригорбикове тіло: його передні горбки (разом з медіальними ядрами колінчастих тіл проміжного мозку) утворюють підкорковий центр зору, задні (з латеральними ядрами) - слуху. В заглибленні передніх горбків розташований епіфіз (шишкоподібне тіло). Чотиригорбкове тіло - це рефлекторний центр різного типу рухів, які виникають під впливом зорових і слухових подразнень.
Навколо водогону середнього мозку (Сільвієвого) розташована центральна сіра речовина, в якій розташована ретикулярна формація, ядра 3-ї і 4-ї пар черепних нервів, а також парне серединне додаткове вегетативне ядро (Якубовича), непарне серединне ядро і ядро середньомозкового шляху трійничного нерва.
Міст (Вароліїв міст) (pons) є лише у ссавців і має вигляд розташованого впоперек потовщеного валика, від латерального боку якого відходять середні ніжки мозочка. Задня поверхня мосту вкрита мозочком і формує частину стінки ромбоподібної ямки. Передня (прилягає до основи черепа) межує з довгастим мозком внизу і ніжками мозку вгорі. На ній помітні лінії, які пов'язані з ходом нервових волокон, що ідуть від власних ядер мосту в середні мозочкові ніжки. На передній поверхні мосту по середній лінії поздовжно розташована базилярна борозна - тут проходить одноіменна артерія мозку. На фронтальному перерізі у мості виділяють передню (базилярну) і задню (покришку) частини.
Базилярна частина мосту складається із багатьох нервових волокон, які утворюють провідні шляхи (зв'язують кору мозку із спинним мозком і корою мозочка), і власних ядер між ними. В задній частині мосту (покришці) проходять висхідні провідні шляхи і частково нисхідні, є ретикулярна формація, ядра 5, 6, 7, 8 пар черепних нервів. На межі між обома частинами мосту лежить трапецієподібне тіло - утвір ядер і волокон провідного шляху слухового апаналізатора.
Мозочок (cerebellum) відіграє основне значення у підтриманні рівноваги тіла і координації рухів.
У мозочка є дві півкулі і черв'як (філогенетично стара частина). Розміри півкуль мозочка корелюють з розмірами півкуль великого мозку і мосту.
Поверхню півкуль і черв'яка розділяють поперечні паралельні борозни, між якими розташовані вузькі довгі листки мозочку. Завдяки цьому його поверхня у дорослої людини складає в середньому 850 см2. У мозочку розрізняють передню, задню і клаптиково-вузликову частки, які відділені між собою більш глибокими щілинами. Вони утворені часточками мозочку. Борозни мозочку суцільні і переходять з черв'яка на півкулі, тому кожна частка черв'яка пов'язана з правою і лівою частками півкуль.
Клаптики (flocculi) - цей найбільш ізольовані і філогенетично старі частки півкуль, які прилягають з кожного боку до вентральної поверхні середньої мозочкової ніжки і пов'язані з вузликом черв'яка ніжкою клаптика, яка пере- ходить у нижній мозковий парус.
Мозочок складається із сірої та білої речовини. Біла речовина (мозочкове тіло), проникаючи між сірою, ніби галузиться, утворюючи білі смужки. На поперечному перерізі це нагадує фігуру гіллястого дерева - звідси “дерево життя” мозочка.
Кора мозочка складається із сірої речовини товщиною 1-2,5 мм. В товщі білої речовини є вкраплення сірої речовини - ядра: зубчасте (найбільше), пробкоподібне, кулясте і ядра покриття (намету).
В корі розрізняють 3 шари: зовнішній - молекулярний, середній - шар грушеподібних нейронів (гангліонарний) і внутрішній - зернистий. В молекулярному і зернистому шарах залягають в основному дрібні нейрони. Великі грушеподібні нейроцити (клітини Пуркін'є) розмірами до 40 мкм, розташовані одним рядом в середньому шарі, - це еферентні нейроцитів кори мозочка. Їх аксони утворюють початкову ланку еферентних шляхів. Вони ідуть до нейроцитів ядер мозочка, а дендрити розташовуються в поверхневому молекулярному шарі. Решта нейроцитів кори мозочка є вставними, асоціативними, які передають нервові імпульси грушеподібним нейронам. Отже всі імпульси, що ідуть до мозочка, досягають грушеподібних нейроцити. Формування мозочка завершується до 6 років життя.
Мозочок має 3 пари ніжок які його сполучають з середнім мозком (передні), мостом (середні) і довгастим (задні) мозком.
Довгастий мозок (medulla oblongata) є безпосереднім продовженням спинного мозку. Нижня його межа є місце виходу корінців 1-го шийного спинно-мозкового нерва або перехрест пірамід, верхня - задній край мосту, довжина близько 25 мм, форма близька до зрізаного конусу зверненого основу догори. Передня поверхня розділена передньою серединною щілиною, з боків якої розташовані піраміди (пучки нервових волокон пірамідних провідних шляхів, які частково перехрещуються <перехрест пірамід> в глибині описаної щілини на межі із спинним мозком). Волокна пірамідних шляхів сполучають кору переднього мозку з ядрами черепних нервів і передніми рогами спинного мозку. По боках пірамід розташовані оливи, які відділені від них передньою латеральною борозною.
Задня поверхня довгастого мозку поділена задньою серединною борозною, по боках якої розташовані продовження задніх канатиків спинного мозку, які до верху розходяться і переходять в нижні мозочкові ніжки. Останні знизу обмежовують ромбоподібну ямку. Задній канатик складається із 2 пучків - клиновидного (латерального) і тонкого (медіального), які поблизу нижнього кута ромбоподібної ямки закінчуються відповідними горбиками з однойменними ядрами.
Довгастий мозок складається із білої та сірої речовини, остання представлена ядрами 9-12 пар черепних нервів, олив, центрами дихання і кровообігу, ретикулярною формацією. Біла речовина утворюється довгими і короткими волокнами відповідних провідних шляхів.