腦和脊髓的被膜腦和脊髓的被膜共有三層，由外向內依次為硬膜、蛛網膜和軟膜。三層膜在腦和脊髓互相連續。包在脊髓外的三層膜分別稱為硬脊膜、蛛網膜和軟脊膜；而包在腦外的三層膜分別稱為硬腦膜、蛛網膜和軟腦膜。它們具有保護和支持腦、脊髓的作用。
硬膜的特點是厚而堅韌，可保護腦、脊髓并防止細菌的入侵。有些部位的硬腦膜分成二層，形成含有靜脈血的管道；稱為硬腦膜靜脈竇，收集腦的靜脈血。蛛網膜由很薄的結締組織構成，是一層無血管的透明薄膜。蛛網膜在顱頂部形成顆粒狀突起并伸入硬腦膜靜脈竇內，稱為蛛網膜顆粒。腦脊液主要經蛛網膜顆粒回到硬腦膜靜脈竇內而進入血液循環。
軟膜很薄，具有豐富的血管，緊貼腦脊髓的表面，不易分離。在腦室的某些部位，軟腦膜上的血管與腦室管上皮共同突向腦室形成叢，產生腦脊液。
硬脊膜與椎管之間的腔隙稱為硬膜外腔；在蛛網膜與軟腦膜之間的腔隙稱為蛛網膜下腔。各腔內含有液體，尤其是蛛網膜下腔含有大量透明的腦脊液。在脊髓末端的蛛網膜下腔較為擴大，臨床抽取病人的腦脊液或向腦脊液內注入藥物時，常在此處作腰椎穿刺。