Dieci delle dodici coppie di nervi cranici emergono direttamente dal tronco encefalico. Il tronco encefalico contiene anche molti nuclei dei nervi cranici e dei nuclei dei nervi periferici, così come i nuclei coinvolti nella regolazione di molti processi essenziali tra cui la respirazione, il controllo dei movimenti oculari e l'equilibrio. La formazione reticolare, una rete di nuclei di formazione mal definita, è presente all'interno e lungo la lunghezza del tronco encefalico. Molte vie nervose, che trasmettono l'informazione da e verso la corteccia cerebrale al resto del corpo, passano attraverso il tronco encefalico.