Спинной мозг расположен в канале позвоночного столба. Верхняя граница находится на уровне верхнего края I шейного позвонка, нижняя граница — на уровне I-II поясничных позвонков. Длина спинного мозга у взрослого колеблется в пределах от 40 до 45 см, ширина — от 1 до 1,5 см; его масса в среднем составляет 30 г. В верхних отделах спинной мозг без резкой границы переходит в продолговатый мозг. В нижних отделах спинной мозг переходит в мозговой конус, который продолжается в концевую нить. В верхних участках концевой нити имеются элементы нервной ткани, в основном же она представляет собой сращенное твердой мозговой оболочкой соединительнотканное образование.

Между стенками позвоночного канала и спинным мозгом имеется пространство, заполненное жировой тканью и оболочками мозга; между листками паутинной и мягкой мозговой оболочек циркулирует цереброспинальная жидкость.

Спинной мозг делится на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый отделы. Каждый из них в свою очередь делится на сегменты по числу выходящих пар корешков спинномозговых нервов.

Сегмент — это отрезок спинного мозга, дающий начало одной паре нервов. Шейный отдел имеет восемь сегментов, грудной — двенадцать сегментов, поясничный — пять сегментов, крестцовый — пять сегментов, копчиковый — один-два сегмента. Спинной мозг не на всем протяжении имеет одинаковый диаметр: в двух местах он имеет утолщения — шейное, соответствующее выходу спинномозговых нервов, идущих к верхним конечностям, и поясничное, соответствующее выходу нервов для иннервации нижних конечностей.

На поперечном разрезе спинного мозга центрально расположено серое вещество. Оно имеет форму бабочки с расправленными крыльями или буквы Н. В сером веществе различают передние и задние рога спинного мозга. В центре серого вещества находится узкий центральный канал. Расположенная кпереди от центрального канала перемычка серого вещества называется передней серой спайкой; расположенная кзади — задней серой спайкой. В нижнешейном и верхнегрудном отделах спинного мозга расположены боковые рога спинного мозга.

В передних рогах спинного мозга расположены периферические двигательные, или моторные, нейроны. К ним подходят волокна пирамидного пути. От периферического мотонейрона начинаются волокна передних корешков. В задних рогах спинного мозга находятся чувствительные клетки — вторые нейроны болевой и температурной чувствительности и проприоцепторов мозжечка. В боковых рогах находятся нейроны вегетативной чувствительности.

Белое вещество спинного мозга разделяют на несколько отделов. Между передними рогами спинного мозга и центрально расположенной передней срединной щелью находятся так называемые передние столбы, или канатики, спинного мозга. Между передними и задними рогами спинного мозга находятся боковые столбы, или канатики. Между задними рогами и расположенной по задней поверхности спинного мозга задней срединной бороздой находятся задние столбы, или канатики, спинного мозга. В канатиках спинного мозга располагаются нервные проводники.

В передних канатиках спинного мозга проходят имеющие отношение к движениям нисходящие проводники (неперекрещенный передний пирамидный путь и пути экстрапирамидной иннервации).

Все они оканчиваются у моторных нейронов. В боковых канатиках спинного мозга располагаются как нисходящие, так и восходящие пути. К нисходящим путям относится пирамидный перекрещенный путь. Его волокна заканчиваются посегментно у мотонейронов передних рогов. Они передают импульсы произвольных движений периферическим мотонейронам. Начинающийся из красных ядер среднего мозга руброспинальный путь имеет отношение к эстрапирамидной системе. Через него к периферическим мотонейронам спинного мозга идут импульсы от красных ядер и мозжечка. Ретикулоспинальный путь идет от ретикулярной формации ствола головного мозга к периферическим мотонейронам спинного мозга.

Этот путь имеет отношение к экстрапирамидной системе.

Восходящие пути боковых канатиков спинного мозга чувствительны. Спиноталамический путь несет волокна вторых нейронов болевой, температурной и частично тактильной чувствительности.

Спинномозжечковые пути (их два — задний и передний) несут волокна вторых нейронов проприоцепторов мозжечка. Они несут информацию в мозжечок о положении конечностей и туловища в пространстве и о совершаемом движении (проприоцепция).

В задних канатиках спинного мозга проходят восходящие проводники (пучки Голля и Бурдаха) проприоцептивной чувствительности, несущие импульсы через зрительный бугор в кору головного мозга.

Таким образом, волокна всех нисходящих проводников заканчиваются у клеток передних рогов, за счет чего периферический мотонейрон получает импульсы от всех отделов нервной системы, имеющих отношение к мышечному тонусу, координации движений и к совершению движения.

Между отдельными сегментами спинного мозга существуют тесные связи, которые устанавливаются за счет специальных ассоциативных клеток ассоциативных волокон. Этот аппарат называется собственным аппаратом спинного мозга.

У простейших позвоночных каждый сегмент спинного мозга иннервирует строго определенный участок тела: кожу (дерматом), мышцы (миотом) и кишечную трубку (спланхнотом). Каждый такой участок тела называется метамером. По мере развития головного мозга функция спинного мозга видоизменяется. Усложняются его связи с вышележащими отделами нервной системы и с метамерами. Рядом с собственным аппаратом спинного мозга развиваются разнообразные проводящие пути. Усложняется и собственный аппарат спинного мозга.

Метамерный характер иннервации довольно отчетливо сохраняется для межреберных мышц. В иннервации мышц живота и спины из-за слияния мышц разных миотомов происходит захождение областей иннервации отдельных сегментов в другие области, нахождение друг на друга. В мышцах конечностей наложение областей иннервации отдельных сегментов друг на друга пошло уже таким образом, что одна и та же мышца иннервируется не одним, а несколькими соседними сегментами спинного мозга, а один и тот же сегмент иннервирует не одну, а несколько мышц.

В шейном утолщении спинного мозга концентрируются нейроны для иннервации верхних конечностей, в поясничном — для иннервации нижних конечностей. В конусе спинного мозга двигательных клеток уже нет; там находятся только чувствительные клетки и клетки для иннервации тазовых органов.

Чувствительная иннервация кожи также стала многосегментарной. Один и тот же участок кожи снабжается чувствительными волокнами от нескольких соседних сегментов спинного мозга.
Иннервация конечностей значительно усложнилась за счет образования нервных сплетений. Однако перераспределение нервных волокон в нервных сплетениях не уничтожило сегментарное, а усложнило ее за счет изменения строения и функций конечностей.

К физиологическим механизмам собственного аппарата спинного мозга относятся спинномозговые рефлексы, которые в определенной степени связаны с сегментами спинного мозга. В зависимости от того, с каких образований вызываются рефлексы (с кожи, слизистых оболочек, мышц, сухожилий, надкостницы), различают глубокие (с проприорецепторов мышц, сухожилий и т. п.) и поверхностные (с экстерорецепторов кожи и слизистых оболочек) рефлексы. Глубокие рефлексы иначе называются проприоцептивными, а поверхностные экстероцептивными. Своеобразным проприоцептивным рефлексом является поддержание тонуса мышц — рефлекс на растяжение мышц.

К механизмам собственного аппарата спинного мозга относятся также защитные рефлексы — ответы на раздражения вредного для организма характера, как правило, сопровождающиеся болевыми раздражениями. Пример защитного рефлекса — отдергивание руки при случайном дотрагивании до горячего предмета.

В спинном мозге находятся некоторые центры вегетативной иннервации. Так, в крестцовом отделе расположен центр иннервации мочевого пузыря, прямой кишки и половых органов. В боковых рогах нижнешейных и верхнегрудных сегментов находятся клетки, от которых начинаются волокна вегетативной иннервации, вступающие в узлы так называемого пограничного симпатического ствола.