I corpi cellulari di molti dei neuroni della maggior parte dei nervi cranici sono contenuti in uno o più nuclei nel tronco cerebrale. Questi nuclei sono importanti in relazione alla disfunzione del nervo cranico perché il danno ad essi, come nel caso di un "ictus" o di un trauma, può simulare il danno a uno o più rami di un nervo cranico. In termini di specifici nuclei del nervo cranico, la porzione mesencefalica del tronco cerebrale possiede i nuclei del nervo oculomotorio (III) e del nervo trocleare (IV); il ponte ha i nuclei del nervo trigemino (V), del nervo abducente (VI), del nervo facciale (VII) e del nervo vestibolococleare (VIII); e il midollo ha i nuclei del nervo glossofaringeo (IX), del nervo vago (X), del nervo accessorio (XI) e del nervo ipoglosso (XII). Le fibre di questi nervi cranici escono dal tronco cerebrale da questi nuclei.