腦脊髓包括三層被膜，從外到內依次為硬脊膜、蛛網膜、軟脊膜。
1.硬脊膜：硬脊膜是一層堅韌而厚的結締組織膜，主要由致密的膠原纖維束構成。在枕骨大孔處與硬腦膜相延續，向下則包裹脊髓並終止於第二骶椎水平。其外層與椎管內面的骨膜和黃韌帶之間有一狹窄的間隙，稱為硬膜外隙，內含酥鬆結締組織、脂肪、淋巴管和靜脈叢等。硬脊膜對脊髓起到重要的保護作用，能夠防止脊髓受到外界的機械性損傷。
2.蛛網膜：蛛網膜是一層半透明的薄膜，位於硬脊膜和軟脊膜之間。與硬脊膜之間有潛在的間隙，稱為硬膜下隙；與軟脊膜之間的間隙為蛛網膜下隙，該間隙內充滿了腦脊液。蛛網膜下隙在某些部位擴大形成蛛網膜下池，如終池，終池內有馬尾神經。蛛網膜下隙中的腦脊液對脊髓起到了浮力支撐的作用，減輕了脊髓的自身重量對其自身結構的壓力。
3.軟脊膜：軟脊膜是緊貼脊髓表面的一層薄膜，富有血管。深入脊髓的溝裂之中，如前正中裂和後正中溝等，並且在脊髓的兩側形成齒狀韌帶。齒狀韌帶是軟脊膜向外側突出形成的三角形結構，其尖端附著於硬脊膜，能夠起到固定脊髓的作用。除了通過血管為脊髓提供營養物質和氧氣外，軟脊膜的固定作用對於維持脊髓的正常位置也非常關鍵。
這種分層結構使得腦脊髓能夠高效地處理和傳遞信息，同時也為其提供了必要的保護。
