Śródmózgowie tworzy z mostem i rdzeniem przedłużonym tak zwany pień mózgu. Jest on zbudowany znacznie prościej niż kresomózgowie. U pierwotnych kręgowców, takich jak ryby, stanowi stację przekaźnikową między narzędziami zmysłu a mięśniami. U kręgowców wysoko rozwiniętych, do których zaliczamy także człowieka, zadanie to przejmuje kresomózgowie. Jednak pień mózgu także odgrywa istotną rolę. Jest jedyną częścią układu nerwowego, bez której człowiek nie może żyć. Zbudowany jest z gęstej sieci komórek nerwowych, uczestniczących w stanach chwilowej świadomości. Kiedy na przykład mijasz psa, a psy cię w ogóle nie interesują, być może w ogóle go nie zauważysz. Jeśli jednak bardzo boisz się psów, przepuszczalnie spostrzeżesz go z daleka i zastanowisz się czy lepiej nie będzie go ominąć. To, co w danej chwili przyciąga naszą uwagę, zależy, zatem w dużej mierze od doświadczenia, a pień mózgu odgrywa tu dużą rolę.
Autopilot mózgu
Tylko mózgowie wtórne, czyli móżdżek, przypominający kształtem kalafior, jest położony pod półkulami mózgowymi. Jego głównym zadaniem jest koordynacja ruchów. Gdy tylko mózg zapoczątkuje określony ruch ciała, móżdżek natychmiast koordynuje kolejność działania uczestniczących w nim mięśni. W razie potrzeby wpływa na sekwencję ruchów podczas pływania, jazdy na rolkach, wyuczonych ćwiczeń gimnastycznych. Wysyłając meldunek zwrotny do mózgu, móżdżek powoduje wykonanie właściwego ruchu. Wszystko odbywa się błyskawicznie, nawet nie zauważamy, kiedy. Można, więc powiedzieć, że móżdżek spełnia w organizmie człowieka rolę autopilota. Bez niego nie potrafilibyśmy utrzymać równowagi ciała. Dba on o to, by działające przeciwstawne grupy mięśni, wzajemnie sobie nie przeszkadzały, lecz zgodnie współpracowały. Uszkodzenie móżdżku powoduje paraliż ciała.