脊髓位于椎管的中央，呈扁圆柱状，从横断面看接近椭圆形。脊髓有两处膨大，分别是颈膨大和腰膨大。颈部的脊髓，由于支配上肢特别是双手复杂而灵巧的功能活动，因此，颈脊髓内神经细胞较多，导致颈脊髓增粗，称为颈膨大，是整个脊髓中最粗大的部分。颈膨大是指颈3~胸2髓节，而在颈6髓节处最粗。但此处的颈椎椎管并不相应扩大，故造成颈部椎管相对狭窄，这是发生脊髓型颈椎病的重要内因。
脊髓的内部结构由灰质和白质组成，灰质位于中央，从横断面看呈左右对称的蝴蝶形，由各种神经细胞组成，脊髓灰质分为脊髓前角、侧角和后角，前角内有大量的运动神经细胞，侧角内含有交感神经细胞，而后角内含有感觉神经细胞；白质位于灰质的四周，由纵行的传导神经纤维组成，其主要的成分是由从大脑传达到脊髓的运动神经传导纤维，以及从脊髓传达到大脑的感觉神经纤维组成。
一般说来，皮质脊髓束和脊髓丘脑束的外侧部分主要支配下肢的运动和感觉传导功能，而皮质脊髓束和脊髓丘脑束的内侧部分主要支配上肢的运动和感觉 传导功能(图8)。因此，当脊髓内出现病变时，可以首先出现上肢感觉及运动障碍的症状，然后再出现下肢感觉及运动障碍的症状；而当脊髓受到外来的压迫时，下肢先出现神经功能障碍的症状，然后上肢才被累及。因此，脊髓肿瘤等脊髓内部的病变与脊髓受外来压迫等病变如颈椎病等，在症状上是有明显区别的。
脊髓的一侧受到损害时，可以表现出同侧上下肢的运动障碍、无力、发沉等症状，而对侧上下肢的痛觉、温度觉可以减退或消失，这被称为“脊髓半切综合征”。
在脊髓的血液循环中，最有意义的是脊髓前动脉，它是椎动脉的分支，位于脊髓的前方，提供脊髓前角运动细胞的血液供应，而颈髓的前角运动细胞支配上肢的运动功能。当颈椎间盘突出或椎体后缘骨刺压迫或刺激脊髓前动脉，导致颈部的脊髓前动脉痉挛或阻塞时，颈髓灰质前角中的运动神经细胞可以由于缺血而发生变性坏死，并出现相应的功能障碍。其表现为单纯出现上肢的运动功能障碍，上肢无力，严重者可以引起上肢的肌肉萎缩。由于很少涉及脊髓的白质部分，因此病人可以没有下肢症状，或下肢症状非常轻微，因为脊髓灰质的后角没有受到侵害，病人也可以没有四肢的感觉障碍。
临床上脊髓疾患的症状及体征复杂，一种病变可以导致脊髓的多种损害。例如，导致脊髓型颈椎病的椎间盘后突、骨刺形成等，既可以从前方均匀压迫脊髓，也可主要偏左或偏右压迫一侧脊髓，还可同时刺激或压迫脊髓前动脉。因此在临床上，大多数病人脊髓损害的表现是多种损害混合在一起的复杂症状和体征，为临床上的诊断、鉴别诊断及治疗方案的决定带来困难。
