חוט השדרה הוא גליל עבה של רקמה עצבית המהווה חלק ממערכת העצבים המרכזית, המעביר מידע חושי הנכנס מהפריפריה אל המוח, ומידע מוטורי היוצא מהמוח אל הפריפריה. בחתך רוחבי, החומר האפור בחלקו הפנימי של חוט השדרה מופיע בצורת פרפר. הקרן הגחונית של החומר האפור מכילה נוירונים מוטוריים.היא מוקפת בחומר לבן בעל קבוצות אקסונים של המסילות העולות והיורדות. במרכז נמצאת התעלה המרכזית אשר מכילה נוזל מוחי-שדרתי שמזין את הרקמה העצבית. החוט עצמו עטוף בקרומים, קרומי המוח, לרבות הקרום הקשה.חוט השדרה מחובר לגזע מוח ועובר דרך הנקב הגדול ודרך סדרת עצמות של עמוד השדרה עד שנפסק ברמה המותנית L1-2 של חוליות ויוצר צרור ארוך של עצבים שנקרא זנב סוס. הוא מחולק לרמות ואזורים אשר נקבעים על-ידי המיקום של החוליות ועצבי השדרה המתאימים. למשל עמוד השדרה הצווארי, C7 עד C2 אזור, מותאם לעצבים המעצבבים את הצוואר, הכתפיים, הזרועות והידיים.בתוך כל חוליה, זוגות שורשי עצבים יוצאים דרך נקבי החוליות כהסתעפויות נפרדות. השורש הגחוני מכוון לשרירים לשליטה בתנועה בעוד שהשורש הגבי מעצבב את העור להעברת תחושות. כל אזור של העור המעוצבב על-ידי עצב שדרה מסוים נקרא דרמטום ומוצג על-ידי מפות דרמטומים.מפות אלה נועדו לסייע לרופאים לזהות את המקור לכאב או למצב עור מסוים.