Den mänskliga hjärnan kontrollerar alla funktioner som tanke, minne, sensorisk input och vitala kroppsfunktioner. En vanlig missuppfattning är att människor bara använder tio procent av sin totala hjärnkapacitet, men i själva verket används en majoritet av hjärnans bearbetningskraft i bakhjärnan snarare än i storhjärnan som ansvarar för medvetet tänkande och beslutsfattande. Bakhjärnans funktioner täcker de primitiva instinkterna och vitala kroppsfunktioner som hjärtslag, andning och matsmältning. Även kallad rhombencephelon, bakhjärnan består av pons, cerebellum och medulla oblongata.
De flesta funktioner i bakhjärnan kretsar kring vitala kroppsliga processer och styrs av medulla oblongata. Denna del av hjärnan är belägen vid basen av skallbenet precis ovanför ryggraden och under lillhjärnan. Den styr expansionen och sammandragningen av diafragman och lungorna, hjärtats funktion och utvidgningen/sammandragningen av blodkärlen genom att arbeta med hypotalamus för att säkerställa att homeostasen upprätthålls. Bakhjärnan kontrollerar också ofrivilliga matsmältnings- och andningsreflexer som kräkningar, hosta, sväljning och nysningar för att driva ut damm och andra främmande partiklar från kroppen.
Strax ovanför medulla oblongata finns pons, som fungerar som en länk till lillhjärnan. Sexuell upphetsning, sensorisk analys och motorisk kontroll förekommer i pons; i synnerhet hörselinput tar först kontakt med pons. Känslan av jämvikt eller brist på sådan styrs av två vätskesäckar, en i vardera innerörat. En av de viktigaste funktionerna hos pons är sömnparalysreflexen; det förhindrar rörelse under sömnen och stoppar potentiellt farlig sömngång. Hjärnans vänstra och högra hjärnhalva ansluter också genom pons förutom deras anslutning genom corpus callosum.
Bakhjärnans andra funktioner styrs av lillhjärnan, dess största del. Främst är lillhjärnan ansvarig för muskeltonus, koordination och finmotorisk kontroll, såsom fingerrörelser. Occipitalloben och resten av storhjärnan samarbetar med lillhjärnan för att ge människor hand-öga-koordinationsförmåga. Känslor och tillhörande fysiska stimuli såsom ökad hjärtfrekvens är under kontroll av lillhjärnan, liksom långtids- och korttidsminnet.
Funktioner i bakhjärnan är möjliga på grund av den skrynkliga ytan av lillhjärnan. Ju fler rynkor eller veck det finns på lillhjärnan, desto mer utvecklat är det associerade neurala nätverket. Även om nya neuroner sällan skapas efter tonåren, bildas ständigt nya neurala förbindelser.