El tronc encefàlic continua cap avall amb la medul·la espinal, la part inferior del sistema nerviós central, continguda en el conducte format per la columna vertebral, d’on surten els nervis que recullen la sensibilitat i regulen la contracció muscular de gairebé tot el cos.
La medul·la espinal és un cilindre allargat, de color blanc, que s’estén des de la base del crani fins a la zona lumbar, i mesura uns 45 cm de longitud. Presenta un engruiximent a la part superior, corresponent a la zona que innerva les extremitats superiors, i un altre a la part baixa, que correspon a la zona que innerva les extremitats inferiors.
Hom considera la medul·la espinal dividida en diverses regions anomenades segons la part de la columna vertebral per on passen els nervis connectats amb la medul·la: cervical, dorsal o toràcica, lumbar, sacra i coccígia. Cada porció de la medul·la és constituïda per diversos segments, cadascun dels quals correspon a un nivell vertebral. La longitud de la medul·la és inferior a la de la columna vertebral, de manera que, a les parts inferiors, els segments medul·lars es troben a nivell superior respecte a les vèrtebres per on surten llurs nervis. Per bé que la medul·la només ateny l’altura de la part alta de la zona lumbar de la columna vertebral, els nervis arriben fins a la zona més baixa de la columna vertebral. En total, hi ha trenta-un segments medul·lars que corresponen a vuit segments cervicals, dotze dorsals, cinc lumbars, cinc sacres i un coccigi.
Transversalment, la medul·la té una forma ovoide, amb una petita depressió a la part posterior i una altra de més profunda a la part anterior, que forma el solc mitjà anterior.
La part més superficial de la medul·la es compon de substància blanca, constituïda per nombrosos feixos de fibres nervioses que connecten entre si diversos nivells de la medul·la i l’encèfal amb la pell, els músculs i els òrgans del cos. Aquests feixos de fibres formen els cordons medul·lars anteriors i posteriors. Els cordons anteriors d’un costat i de l’altre s’uneixen a través de la comissura blanca anterior. Els cordons posteriors, en canvi, són separats per una paret molt fina. Els cordons esdevenen més gruixuts des de la zona sacra cap a la cervical en augmentar el nombre de fibres ascendents i descendents que contenen, perquè van recollint les de cada nivell.
A la part central de la medul·la hi ha la substància grisa, que té forma d’hac o papallona. Les ales anteriors, anomenades prominències anteriors, són esmolades, mentre que les ales posteriors, les prominències posteriors, són més gruixudes. La substància grisa d’un costat i l’altre de la medul·la s’ajunta a la comissura grisa. La substància grisa es compon dels cossos de les neurones connectades amb les fibres nervioses procedents de la pell i els òrgans, i que alhora es connecten amb els feixos de fibres que pugen i baixen per la medul·la.
Al centre de la medul·la hi ha un conducte molt fi, l’epèndima, que enllaça amb els ventricles cerebrals i conté una quantitat escassa de líquid cèfalo-raquidi.