Uma das características externas mais notáveis do Midbrain é a presença de quatro choques na sua superfície posterior (o lado que está virado para a parte de trás do cérebro). Essas saliências são indicativas da presença de quatro grandes conjuntos subjacentes de neurónios; o par superior desses conjuntos é conhecido como coliculi superior e o par inferior é conhecido como coliculi inferior. Pensa-se que os colículos superiores estão envolvidos na direcção de respostas comportamentais para estímulos no ambiente, enquanto os colículos inferiores são mais conhecidos pelo seu papel no processamento auditivo.
A superfície anterior do cérebro médio é marcada pela presença do crura cerebri (plural para crus cerebri), dois grandes feixes de axônios que viajam ao longo da base do cérebro médio enquanto se estendem dos pons aos hemisférios cerebrais. Contêm fibras que fazem parte de importantes vias motoras como as vias corticospinal e corticobulbar. Os crura cerebri são por vezes chamados pedúnculos cerebrais, embora este termo seja geralmente usado para se referir a uma área maior que inclui o crura cerebri, bem como grande parte do resto do cérebro médio.
O cérebro médio é frequentemente dividido em três regiões. Ao nível do cérebro médio, o quarto ventrículo estreitou-se para formar o aqueduto cerebral, um canal que liga o quarto ventrículo com o terceiro ventrículo. A região do meio-cérebro posterior ao aqueduto cerebral é chamada de tectum, que significa “telhado” em latim. O tectum consiste principalmente no coliculi superior e inferior.
A área do meio-cérebro anterior, ou em frente do aqueduto cerebral é chamada de tegmentum. O tegmento contém uma variedade de vias ascendentes e descendentes que passam através do cérebro médio, tais como o lemnisco medial e as vias anterolaterais. Fibras dos pedúnculos cerebelares superiores, a principal via eferente do cerebelo, decussate no cérebro médio. Algumas destas fibras projectam-se para um núcleo médio do cérebro chamado núcleo vermelho, que se pensa desempenhar um papel importante na coordenação motora.
Existem vários outros núcleos e núcleos neuronais importantes no tegmento médio do cérebro. Por exemplo, o tegmento do cérebro médio contém núcleos para dois nervos cranianos: nervo craniano III (nervo oculomotor) e nervo craniano IV (nervo troclear). Contém também neurónios que fazem parte dos núcleos de raphe -clusters de neurónios produtores de serotonina encontrados no tronco cerebral que enviam serotonina através do sistema nervoso central. Além disso, uma das maiores colecções de neurónios produtores de dopamina no cérebro, a área tegmental ventral, está localizada no midbrain tegmentum.
A terceira região do midbrain é composta por duas estruturas chamadas pedúnculos base. Elas cobrem as porções anterolaterais (para a frente e para os lados) do tronco cerebral. A base pedunculi inclui o crura cerebri (discutido acima) bem como a substantia nigrae, que – como a área ventral tegmental – contém grandes colecções de neurónios produtores de dopamina.
Finalmente, a área circundante do aqueduto cerebral é chamada de periaqueduto cinzento, ou PAG. O PAG foi há muito reconhecido pelo seu papel na inibição da dor, embora também se pense estar envolvido em muitas outras funções, desde respostas emocionais até à produção de vocalizações.