मस्तिष्क स्टेम एक डंठल जैसी संरचना है जो मस्तिष्क और मस्तिष्क-शरीर को रीढ़ की हड्डी से जोड़ती है। विकासवादी दृष्टि से यह मस्तिष्क का सबसे पुराना भाग है और जीवन के अधिकांश मूलभूत कार्यों के लिए आवश्यक बना हुआ है।

मस्तिष्क स्टेम तीन क्षेत्रों से मिलकर बना है: मध्य मस्तिष्क, पोंस और मेडुला ऑबलोंगाटा। ये तीनों मिलकर हृदय गति, रक्तचाप और श्वसन को नियंत्रित करते हैं। इनमें चेहरे, मुख और आँखों को नियंत्रित करने वाली अधिकांश कपाल तंत्रिकाओं के केंद्रक होते हैं, और इनमें शरीर और उच्च मस्तिष्क के बीच संवेदी और गति संबंधी जानकारी ले जाने वाले आरोही और अवरोही तंत्रिका मार्ग होते हैं। मस्तिष्क स्टेम के भीतर स्थित रेटिकुलर फॉर्मेशन जागृति और नींद-जागृति चक्रों को नियंत्रित करता है; इसके क्षतिग्रस्त होने से कोमा हो सकता है।

मस्तिष्क स्टेम महत्वपूर्ण तंत्रिका मार्गों और नाभिकों से सघन रूप से भरा होने के कारण, छोटे से छोटे घाव भी विनाशकारी हो सकते हैं। साथ ही, कॉर्टेक्स की तुलना में इसकी सापेक्ष सरलता इसे एक ऐसा क्षेत्र बनाती है जहाँ उच्च चेतना खो जाने पर भी कुछ स्वचालित कार्य जारी रह सकते हैं।

जब हृदय बिना किसी सचेत निर्देश के धड़कता है और फेफड़े फैलते हैं, तब ब्रेनस्टेम अपना निरंतर, मौन कार्य कर रहा होता है।