Il mesencefalo è una struttura nervosa interposta tra il prosencefalo, che gli è anteriore e superiore, il cervelletto, posteriore e il ponte di Varolio, postero-inferiore. È la porzione più breve del tronco encefalico essendo lunga in media 2 cm ed è contenuto come il resto del tronco encefalico nella fossa cranica posteriore. Nel mesencefalo vengono convenzionalmente distinte due parti, i peduncoli cerebrali, laterali e il tetto del mesencefalo tra essi compreso. I peduncoli cerebrali sono ulteriormente divisi dalla sostanza nera in una parte anteriore detta piede e in una parte posteriore detta parte tegmentale.