Thân não là cấu trúc dạng cuống nối liền đại não và tiểu não với tủy sống. Đây là phần lâu đời nhất của não bộ xét về mặt tiến hóa và vẫn đóng vai trò thiết yếu đối với các chức năng sống cơ bản nhất.

Thân não được cấu tạo bởi ba vùng: não giữa, cầu não và hành tủy. Chúng cùng nhau điều chỉnh nhịp tim, huyết áp và hô hấp. Chúng chứa các nhân của hầu hết các dây thần kinh sọ não, điều khiển khuôn mặt, miệng và mắt, và chúng chứa các bó dẫn truyền lên và xuống mang thông tin cảm giác và vận động giữa cơ thể và não bộ phía trên. Hệ lưới thần kinh trong thân não điều chỉnh sự tỉnh táo và chu kỳ ngủ - thức; tổn thương có thể gây hôn mê.

Vì thân não chứa rất nhiều đường dẫn và nhân quan trọng, nên ngay cả những tổn thương nhỏ cũng có thể gây hậu quả nghiêm trọng. Đồng thời, sự đơn giản tương đối của nó so với vỏ não khiến nó trở thành vùng mà một số chức năng tự động có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi nhận thức cao cấp bị mất đi.

Khi tim đập và phổi giãn nở mà không cần sự điều khiển có ý thức, thân não đang thực hiện công việc liên tục và âm thầm của nó.