Продолговатый мозг находится между задним мозгом и спинным мозгом. Верхняя граница продолговатого мозга на вентральной поверхности головного мозга расположена по нижнему краю моста. Дорсальная поверхность границы совпадает с мозговыми полосками IV желудочка, которые делят дно IV желудочка на две части — верхнюю и нижнюю. Граница между продолговатым и спинным мозгом находится на уровне большого затылочного отверстия или выхода из мозговых структур верхней части корешков первой пары спинномозговых нервов. Верхние отделы продолговатого мозга по сравнению с нижними его отделами имеют некоторое утолщение. Поэтому продолговатый мозг имеет вид усеченного конуса или луковицы, в связи с чем продолговатый мозг называют также бульбус (луковица). Длина продолговатого мозга взрослого человека в среднем 25 мм. У продолговатого мозга различают вентральную, дорсальную и две боковые поверхности, разделенные бороздами. Борозды продолговатого мозга продолжают борозды спинного мозга и имеют те же названия (передняя срединная щель, задняя срединная борозда, переднелатеральная борозда, заднелатеральная борозда). По обеим сторонам от передней срединной щели на вентральной поверхности продолговатого мозга находятся валики-пирамиды. Они выпуклые, постепенно суживающиеся книзу. В нижней части продолговатого мозга пучки волокон, формирующие пирамиды, переходят на противоположную сторону и встраиваются в состав боковых канатиков бульбуса. Этот переход волокон называется перекрестом пирамид (моторный перекрест).

Место перекреста также анатомически разграничивает продолговатый и спинной мозг. С боков от пирамид располагаются возвышения овальной формы — оливы. Их разделяет с пирамидами переднелатеральная борозда. В этой борозде проходят волокна и выходят корешки подъязычного нерва (XII пара).

На дорсальной поверхности с боков от задней срединной борозды заканчиваются тонкий и клиновидный пучки задних канатиков бульбуса. Их разделяет задняя промежуточная борозда. Лежащий медиальнее тонкий пучок, расширяясь, образует бугорок тонкого ядра, а латеральнее располагается клиновидный пучок, который сбоку от бугорка тонкого пучка образует бугорок клиновидного ядра. Дорсальнее оливы из заднелатеральной борозды продолговатого мозга — позадиоливной борозды выходят корешки языкоглоточного, блуждающего и добавочного нервов (IX, X и XI пары). Дорсальная часть бокового канатика кверху имеет небольшое расширение. В этом месте к нему наблюдается присоединение волокон, идущих от клиновидного и тонкого ядер. Все эти образования формируют нижнюю мозжечковую ножку, которая имеет и другое название — веревчатое тело. Часть поверхности бульбуса, ограниченная снизу и снаружи нижними ножками мозжечка, принимает участие в формировании ромбовидной ямки. Она является дном IV желудочка. Продолговатый мозг на уровне олив состоит из скопления белого и серого вещества. В нижнебоковых отделах находятся правое и левое нижние оливные ядра. Они изогнуты таким образом, что их ворота обращены медиально и вверх.

Несколько выше нижних оливных ядер располагается ретикулярная формация, образованная сплетением нервных волокон и лежащими между ними нервными клетками и их скоплениями в виде мелких ядер. Между нижними оливными ядрами располагается так называемый межоливный слой, представленный внутренними дугообразными волокнами — отростками клеток, лежащих в тонком и клиновидном ядрах. Эти волокна формируют медиальную петлю. Волокна медиальной петли принадлежат проприоцептивному пути коркового направления и образуют в продолговатом мозге перекрест медиальных петель. В верхнелатеральных отделах продолговатого мозга на срезе видны правая и левая нижние мозжечковые ножки. Несколько вентральнее проходят волокна переднего спинно-мозжечкового и красноядерно-спинномозгового путей. В центральной части продолговатого мозга, по бокам от передней срединной щели, находятся пирамиды. Над перекрестом медиальных петель располагается медиальный продольный пучок.

В продолговатом мозге залегают ядра IX, Х, XI и XII пар черепных нервов, принимающих участие в иннервации внутренних органов и производных жаберного аппарата. Здесь же проходят восходящие проводящие пути к другим отделам головного мозга.

Вентральные отделы продолговатого мозга представлены нисходящими двигательными пирамидными волокнами. Дорсо-латерально через продолговатый мозг проходят восходящие проводящие пути, связывающие спинной мозг с полушариями большого мозга, стволом мозга и с мозжечком. В продолговатом мозге, так же как и в ряде других отделов мозга, есть ретикулярная формация. Кроме того, в продолговатом мозге расположены жизненно важные центры — центр кровообращения, дыхательный и пищеварительный центры.

Ретикулярная формация — это комплекс клеточных и ядерных образований, которые занимают центральное положение в стволе головного мозга и верхнем отделе спинного мозга. Она расположена на уровне шейных сегментов спинного мозга между передним и задним рогами, а на уровне верхнегрудных сегментов — между боковыми и задним рогами в белом веществе, примыкающем к серому. Здесь она имеет вид тонких перекладин серого вещества, пересекающихся друг с другом во всевозможных направлениях, и образована нервными клетками, имеющими большое количество отростков.

Ретикулярная формация разделяется анатомически на отдел продолговатого мозга, варолиевого моста и среднего мозга. В ее состав входят переключательные клетки, аккумулирующие информацию от всех афферентных путей, отдающих коллатерали в ретикулярную формацию. Восходящие пути от клеток ретикулярной формации идут во все отделы коры больших полушарий, оказывая тонические активирующие влияния. Ретикулярная формация представляет собой сложное скопление нервных клеток и характеризуется большим разветвленным дендритным деревом и длинными аксонами, часть из которых идет вниз, образуя ретикулоспинальные пути, а часть идут вверх. Вся ретикулярная формация подразделяется на каудальный, или мезенэнцефалический, и ростральный, или таламический, отделы. Каудальный отдел ретикулярной формации определяет диффузную, неспецифическую систему и влияет на довольно большие отделы и зоны головного мозга. Ростральный отдел ретикулярной формации — это специфическая система, которая оказывает относительно локальное влияние на некоторые зоны коры больших полушарий. Диффузность (или специфичность) ретикулярной формации проявляется и в характере модальности нервно-импульсных влияний, поэтому ретикулярная формация обусловливает функциональное состояние всех отделов головного мозга как универсальная система. Она влияет на все виды нервной деятельности, иначе ее можно представить как «мозг в мозге».

К ретикулярной формации подходят многочисленные коллатерали от основных восходящих и нисходящих путей. Кроме того, ретикулярная формация имеет взаимные связи с гипоталамусом, зрительным бугром, образованиями стриопаллидарной системы, корой больших полушарий (особенно с корой лимбической системы), а также с мозжечком, ядрами ствола мозга и системой заднего продольного пучка. От ретикулярной формации отходят волокна к спинному мозгу (ретикулоспинальные пути).

Структуры ретикулярной формации участвуют в деятельности дыхательного и сосудодвигательного центров продолговатого мозга, центра взора моста.

В стволе мозга располагаются также ядра и пути, относящиеся к стриопаллидарной системе (красное ядро, черное вещество), системе координации движений (нижняя олива), системе глубокой чувствительности (тонкое и клиновидное ядра), системе заднего продольного пучка и др.

В белом веществе передних канатиков расположены в основном нисходящие проводящие пути, в боковых канатиках находятся как восходящие, так и нисходящие проводящие пути, в задних канатиках располагаются восходящие проводящие пути.