Від головного мозку відходить 12 пар черепно-мозкових нервів. Частина з них керують м'язами і є руховими, частина несуть інформацію від органів почуттів і є чутливими, інші ставляться до змішаних. 10 пар черепно-мозкових нервів (III - XII) відходять від стовбура головного мозку. Нюховий (I) і зоровий (II) нерви формуються як вирости стінки переднього мозкового міхура, вони мають незвичайну будову, є чутливими і не мають безпосереднього зв'язку зі стовбуром головного мозку. Все черепні нерви, за винятком блукаючого (Х), іннервують тільки органи голови та шиї. Блукаючий нерв містить парасимпатичні прегангліонарних волокна і бере участь в іннервації всіх органів грудної та черевної порожнини.
Нюховий нерв (I пара) утворений центральними відростками нюхових рецепторів. Ці нерви є тільки чутливими. Нервового стовбура нервові волокна не утворюють, а збираються в 15-20 тонких нюхових нервів, які вступають в нюхову цибулину, розташовану на нижній поверхні переднього мозку.
Зоровий нерв (II) є тільки чутливим. Зоровий нерв являє собою товстий нервовий стовбур, що складається з відростків гангліозного шару сітківки очного яблука. Він формується в області сліпої плями сітківки. У порожнині черепа нерви від обох очей зближуються і на нижній поверхні проміжного мозку, що межує з великими півкулями, утворюють неповний перехрест і переходять в зорові тракти, що прямують до підкіркових зорових центрів. Одна з гілок зорового тракту підходить до латерального колінчастого тіла Метаталамус, інша - до верхніх горбка четверохолмія середнього мозку.
Окоруховий нерв (III) - змішаний нерв. Одна його частин починається від рухового ядра, а інша від вегетативного парасимпатического ядра. Рухове ядро лежить латеральнее вегетативного. Рухова функція забезпечує рефлекси, пов'язані з роботою століття і рухом очного яблука.
Блоковий нерв (IV) є руховим. Його волокна починаються від ядра, розташованого в середньому мозку на рівні нижніх горбків четверохолмия. Іннервує верхню косу м'яз очі.
Трійчастий нерв (V) - змішаний нерв. Найтовстіша черепної нерв. Від потовщення (трійчастого вузла) відходять три гілки. Перша - очний нерв, Друга - верхньощелепної, третя - нижньощелепний. До складу другої і третьої гілок входять парасимпатичні нервові волокна від язикоглоткового і лицьового нервів. Перша і друга гілка є чутливими, третя - змішаною. Рухові волокна починаються з рухового ядра, що лежить в мосту. Чутливі волокна утворені аксонами нейронів вузла трійчастого нерва, розташованого біля вершини піраміди скроневої кістки, вони підходять до ядра середнього мозку. Ці нервові волокна несуть інформацію про шкірної, больовий і м'язової чутливості. Очний нерв іннервує очне яблуко, верхню повіку, слизову оболонку передньої порожнини носа і придаткових пазух, шкіру чола. Верхньощелепний нерв іннервують слизову оболонку носової порожнини, твердого та м'якого піднебіння, шкіру виличної області та нижньої повіки, носа, верхньої губи, зуби верхньої щелепи, тверду оболонку головного мозку. Нижньощелепний нервіннервують жувальні м'язи, різні м'язи щелепної області; м'язи, натягує барабанну перетинку. Чутливі гілки цього нерва передають інформацію від шкіри скроневої області, вушної раковини, зовнішнього слухового проходу, смакових рецепторів язика.
Відвідний нерв (VI) - руховий нерв. Відходить від ядер, розташованих в покришці моста, і іннервує латеральний прямий м'яз ока.
Лицевий нерв (VII) - складний змішаний нерв. Має рухові, чутливі і вегетативні парасимпатичні волокна. Особовий нерв об'єднує власне лицевий нерв і проміжний нерв. Ядра цих нервів залягають в межах варолиева моста. В особовому каналі від лицевого нерва відходять: великий кам'янистий нерв, що містить парасимпатичні волокна, що регулюють роботу слізних залоз, інша гілка називається барабанна струна. В її складі присутні парасимпатичні волокна, пов'язані зі слиновиділення, і чутливі волокна від рецепторів розташованих на слизовій мови. Остання гілка називається стремена нервом, який виконує рухові функції. Він іннервує стремена м'язів, що знаходиться в барабанної порожнини. Після утворення привушного сплетення лицевий нерв розпадається ще на ряд гілок іннервують різні лицьові м'язи.
Переддверно-улітковий нерв (VIII) - чутливий. Він утворений чутливими нервовими волокнами, що йдуть від органів слуху та рівноваги. Після виходу з внутрішнього слухового проходу нерв ділиться на реддверну і завитковому частини, відповідно наявності вестибулярного і улиткового вузлів. У цих вузлах залягають тіла біполярних нейронів, аксони яких утворюють корінці переддверно-улітковий нерва, а дендрити утворюють синапси з рецепторами органу слуху і рівноваги, відповідно. Ядра цього нерва знаходяться в покришці моста на кордоні з довгастим мозком.
Язикоглоткового нерв (IX) - змішаний. Утворений чутливими, руховими і вегетативними парасимпатическими волокнами. Язикоглоткового нерв відходить від довгастого мозку 4-5 корінцями позаду оливи. З порожнини черепа нерв виходить через яремний отвір. Рухові волокна нерва іннервують м'язів глотки. Чутливі нервові волокна язикоглоткового нерва утворює два вузла: верхній і нижній. Ці вузли містять тіла чутливих нейронів. Дендрити цих нейронів направляються до слизової оболонки задньої стінки глотки і задньої третини мови. Вони несуть інформацію від тактильних і смакових сигналів. Парасимпатичні волокна язикоглоткового нерва направляються до привушної слинної залози.
Блукаючий нерв (Х) - змішаний. Найдовший черепної нерв. Рухові волокна відходять від спільного з язикоглотковим нервом додаткового ядра іннервують м'язи неба, глотки, гортані, голосових зв'язок. Чутливі волокна проводять сигнали від внутрішніх органів, зовнішнього вуха, твердої оболонки головного мозку. Волокна, що виходять з вегетативного ядра, складають більшу частину блукаючого нерва і забезпечують парасимпатичну іннервацію органів шиї, грудної та черевної порожнини (серця, дихальної системи, здебільшого травної системи, нирок). Топографічно у блукаючого нерва можна виділити 4 відділи: головний, шийний, грудної та черевної. Кожен відділ містить кілька гілок.
Додатковий нерв (XI) - руховий нерв. Він іннервує грудинно-ключично-соскоподібного і трапецієподібну м'язи. Нерв має два ядра: одне в довгастому мозку, інше - в верхніх сегментах спинного мозку. Нерв починається декількома черепними і спинномозковими корінцями. Після виходу з яремного отвору кожен нерв розпадається на дві гілки: внутрішню і зовнішню, що прямують до відповідних м'язів.
Під'язикові нерви (XII) - руховий. Іннервує м'язи язика. Ядро цього нерва залягає в довгастому мозку.