La médula espinal está alojada dentro del canal medular, y se continúa directamente hacia arriba con el bulbo raquídeo. Comienza a nivel del primer nervio cervical, a la altura del agujero occipital y se extiende hacia abajo, más o menos a la altura de la segunda vértebra lumbar, punto en el que se continúa con el filum terminale, prolongación de la piamadre.

  La médula espinal es aplanada en sentido anteroposterior y muestra al corte transversal una capa externa de substancia blanca y una masa gris interna dispuesta en forma de letra H. Existe un conducto pequeño en el centro de la médula, el epéndimo, el cual se abre al cuarto ventrículo en su extremo superior y termina en fondo ciego en el extremo inferior de la médula espinal.

  En la médula hay varios surcos longitudinales que sirven de límites a los haces de fibras nerviosas que la recorren. Entre estos surcos se incluyen: el surco medio anterior, más profundo,(fisura) y el surco medio posterior más superficial; el surco colateral posterior marcado por la emergencia de las raíces posteriores y el surco colateral anterior, marcado por la emergencia de las raíces anteriores de los nervios espinales.
  Estos surcos sirven como punto de referencia para localizar los cordones anterior, lateral y posterior. En el fondo del surco medio anterior se encuentra la comisura blanca a través de la cual decusan o cruzan la vía espinotalámica  y el haz piramidal directo. Los cordones, a su vez, constan de fascículos, que contienen algunas vías ascendentes que van al cerebro y parten de la médula espinal y algunas vías descendentes que vienen del cerebro hacia la médula.

  En la substancia gris se observan las astas anteriores o ventrales y las astas posteriores o dorsales. El asta anterior contiene cuerpos celulares a partir de los cuales se originan las fibras motoras (eferentes) de los nervios raquídeos. El asta posterior contiene cuerpos celulares a partir de los cuales fibras ascendentes (aferentes) pasan a niveles más altos de la médula espinal o del encéfalo. Además entre el asta anterior y posterior, a cada lado, se encuentra el asta lateral (segmento toráxico), elemento que representa núcleos del sistema nervioso autónomo o vegetativo. La substancia gris también contiene un gran número de interneuronas que conectan con motoneuronas del mismo lado y del lado opuesto ya sea del mismo segmento o de segmentos adyacentes, permitiendo respuestas más complejas. 

 La médula espinal funciona para mensajes que van al cerebro y los que provienen de él. Su función se hace posible gracias a los haces ascendentes y descendentes. El nombre de cada haz suele ser lo suficientemente descriptivo para indicar el cordón en el cual viaja, la localización de sus células de origen y el nivel de localización de su terminación axónica. Por ejemplo, se puede concluir que en el haz espinotalámico lateral, que transmite información aferente de dolor y temperatura, las fibras viajan en el cordón lateral de la médula, las células de origen están situadas dentro de la médula, y las prolongaciones terminales de los axones se conectan con otras neuronas en un nivel talámico.

 Si se hace un corte transversal de la médula, se observará en el centro una estructura en forma de "H", Ésta corresponde a una gran cantidad de cuerpos celulares que forman lo que se llama sustancia gris, allí estarán por lo tanto, todos los centros nerviosos. Las astas anteriores de esta "H", tienen una función motora mientras que las astas posteriores tienen una función sensitiva.

 Rodeando a la sustancia gris, se observa la sustancia blanca, que está formada por fibras nerviosas (fundamentalmente axones) mielínicas. Esta sustancia blanca está formada por los llamados cordones, de los cuales existen uno posterior, uno anterior y dos laterales. A través de ellos, transcurren haces de fibras que llevarán impulsos nerviosos  hacia centros superiores o a la inversa; por ejemplo, los haces espino-talámicos que llevan información de dolor, temperatura, tacto grueso (hacia tálamo) van por los cordones laterales; los haces gracilis y cuneatus que llevan información de tacto fino y propiocepción conciente hacia centros superiores (bulbo), transcurren por cordones posteriores. De las vías descendentes los haces piramidales que llevan eferencias (corticales) a los centros motores de la médula, transcurre por los cordónes lateral y anterior.

 Vías aferentes o sensitivas
Vía para el dolor y temperatura. La primera neurona de la vía es una neurona sensitiva unipolar localizada en un ganglio raquídeo. Las aferencias llegan a la neurona sensitiva  a través de la prolongación periférica de dicha neurona, luego son trasmitidas por la prolongación central (axón) a través de la raíz posterior hacia la médula espinal, antes de entrar a las astas posteriores los axones ascienden varios segmentos formando el haz póstero lateral para luego penetrar en la sustancia gelatinosa (cabeza de astas posteriores) y sinaptar allí con la segunda neurona de la vía. La segunda neurona envía su axón hacia el lado opuesto decusándose en la comisura blanca anterior y constituyendo luego el haz espinotalámico lateral el cual asciende por el cordón lateral de la médula, por el bulbo, el puente y  el mesencéfalo hasta alcanzar el tálamo; en esta estructura se produce la segunda sinapsis con la tercera neurona de la vía la cual proyecta su axón a través de la cápsula interna hacia la corteza de la circunvolución postcentral (postrolándica). Cuando la información llega a la corteza se tiene plena conciencia de dolor frío o calor en la región de donde partió el estímulo.

Vía eferente o motora 
 Vía cortico espinal . Esta vía permite el inicio de los movimientos voluntarios que un individuo puede realizar. Se inicia en la corteza cerebral motora primaria ubicada en el giro precentral (prerolándica). Las neuronas de allí envian sus axones a través de la cápsula interna, transcurriendo luego por el pedúnculo cerebral, puente y bulbo (haz piramidal); en el extemo caudal del bulbo el 90% de los axones se decusan hacia el lado opuesto para luego descender en el cordón lateral como haces córtico espinales laterales o cruzados. El 10 % de los axones que no se decusaron descienden por los cordones anteriores como haces corticoespinales anteriores o directos. Al llegar a la motoneurona inferior (asta anterior) los axones sinaptan con ella, desde allí el impulso cursa por la raiz anterior, nervio espinal para luego terminar en el músculo estriado. De este modo se inicia el movimiento voluntario correspondiente. Es necesario considerar que en la coordinación y calidad del movimiento intervienen muchas otras estructuras como los núcleos basales, del tronco encefálico y el cerebelo, que permiten realizar movimientos precisos, armónicos y coordinados.

Nervios espinales
  La médula espinal tiene 31 pares de nervios espinales. Cada nervio posee dos raíces, una anterior y otra posterior. Las raíces anteriores son eferentes (motoras), y "salen" de la médula; las raíces posteriores son aferentes (sensitivas), y "entran" a la médula.

  Los cuerpos de las neuronas cuyos axones forman las raíces anteriores están en el asta anterior de la substancia gris de la médula; se llaman células del asta anterior. Por otra parte, los cuerpos de las neuronas cuyos axones forman las raíces posteriores están fuera de la médula. Estos grupos de cuerpos celulares se llaman ganglios espinales (o de las raíces posteriores), y cada nervio espinal posee uno de ellos; los ganglios se apoyan sobre los pedículos vertebrales. El nervio espinal que consta de varios miles de fibras aferentes y eferentes se forma apenas distal al ganglio espinal, o sea, exactamente en del agujero de conjunción de la columna vertebral.