Muguras smadzenēm ir auklas forma, to garums ir 40-45 cm, bet diametrs vidēji 1 cm. Muguras smadzeņu resnums visā to garumā nav vienāds. Augšdaļā ir tā saucamais kakla paresninājums, no kura atiet nervi uz augšējām ekstremitātēm. Savukārt, apakšdaļā ir jostas paresninājums, no kura atiet nervi uz apakšējām ekstremitātēm.
Pa to priekšējo un mugurējo virsmu iet 2 gareniskas rievas, kas muguras smadzenes sadala 2 simetriskās pusēs. Katrā pusē ir 2 sānrievas — priekšējā un mugurējā. Pa priekšējo sānrievu no muguras smadzenes iziet muguras smadzenes nerva priekšējā (kustību) saknīte, bet pa mugurējo sānrievu muguras smadzenes ieiet muguras smadzenes nerva mugurējā (jušanas) saknīte. Saknītēm savienojoties, rodas jaukts muguras smadzenes nervs.
Muguras smadzeņu vidū atrodas centrālais kanāls, kurā ir smadzeņu šķidrums.
Smadzeņu šķidrums atrodas arī centrālajā kanālā un galvas smadzeņu dobumos. Smadzeņu šķidrums pasargā tās no triecieniem, nodrošina smadzenes ar barības vielām, kā arī palīdz izvadīt nervu šūnu izstrādātos vielmaiņas gala produktus. Dienas laikā cilvēkam veidojās aptuveni 800 ml smadzeņu šķidruma.
Veselam cilvēkam smadzeņu šķidrums ir viegli iedzeltens un caurspīdīgs. CNS slimību gadījumā parasti novēro izmaiņas arī smadzeņu šķidrumā. Lai precizētu diagnozi, ārsti punktē mugurkaula kanālu, iegūst smadzeņu šķidrumu, un izvērtē vai tajā ir kādas patoloģiskas izmaiņas.
Muguras smadzenēm ir divas svarīgas funkcijas. Tās ir daudzu refleksu centrālā daļa, un tās nodrošina sakarus starp smadzenēm un muguras nerviem, kas atiet no muguras smadzenēm.
Muguras smadzenēm ir baltā viela un pelēkā viela. Pelēko vielu veido nervu šūnu ķermeņi un īsas, nemielinizētas šķiedras. Muguras smadzeņu šķērsgriezumā pelēkā viela atgādina tauriņu vai H burtu. Tajā atrodas jušanas un kustību neironi, kā arī īsi starpneironi, kas šos neironus savieno.
Baltā viela sastāv no garām, starpneironu mielinizētām šķiedrām, kas ir apvienojušās kūlīšos. Tās veido vadīšanas ceļus, kas savieno galvas smadzenes ar muguras smadzenēm. Mugurpusē ir augšupejošie ceļi, kas informāciju vada virzienā uz smadzenēm, bet priekšpusē ir lejupejošie ceļi, kas raida informāciju no galvas smadzenēm uz muguras smadzenēm. Tā kā šie ceļi krustojas, kreisā galvas smadzeņu puse – kreiso ķermeņa pusi.
Muguras smadzenes visā to garumā ir sadalītas segmentos. Pavisam ir 31 segments. Segments ir muguras smadzeņu noteikts apvidus, kam atbilst 1 nervu pāris.
Augšdaļā muguras smadzenes pāriet galvas smadzenēs. Savukārt, beidzoties muguras smadzenēm, to lejasdaļā smadzeņu nervi izveido kūlīti, kuru sauc par “zirga asti”.