De hersenstam is het achterste deel van de hersenen. Hij bestaat uit twee delen: de achterhersenen, waartoe het zenuwstel en de medula behoren, en de middenhersenen.

Hoewel de hersenstam klein is, is hij uiterst belangrijk. De motorische (beweging) en zintuiglijke verbindingen van het belangrijkste deel van de hersenen naar de rest van het lichaam lopen via de hersenstam. Vanuit de hersenstam komen ook de belangrijkste motorische en gevoelszenuwen naar het gezicht en de nek. Deze zenuwen worden de craniale zenuwen genoemd. De hersenstam regelt vele lichaamsfuncties waarvan wij ons normaal niet bewust zijn, zoals ademhaling, hartslag en zweten. De hersenstam regelt functies die onbewust zijn, maar noodzakelijk voor het leven.

De achterhersenen bestaan uit het zenuwgestel (pons) en het centraal zenuwgestel (medulla oblongata), dat in het verlengde van het ruggenmerg ligt. Het verbindt de andere delen van de hersenen (de kleine hersenen en de kleine hersenen) met het ruggenmerg. De neuronen ervan zijn het controlecentrum van lichaamsfuncties, zoals ademhaling en bloeddruk.