Beyin sapı beynin en alt katmanıdır, çiçeği tutan bir sapa benzetilebilir. Beyin sapı üç bölgeden oluşur: medulla oblongata, pons ve orta beyin (mezensefalon). Beyin sapı âdeta beyin içine girmiş omurilik yapısıdır. Sinyalleri korteks ve omurilik arasında ileten tüm sinir liflerinin yolu beyin sapından geçer. Bu nedenle merkezî sinir sisteminin tüm alanlarından bilgi alır ve bu bilgileri entegre ederek işler. Ayrıca, hayatta kalmak için gerekli otomatik davranışları kontrol eder. Başlıca temel fonksiyonları, dolaşım ve solunumun kontrolü, uyku ve dikkat kontrolüdür.