Das Gehirn ist, wie auch das Rückenmark von bindegewebigen Hüllen, den Hirnhäuten (Meninges encephali) umgeben. Die derbe äussere Hülle, welche der inneren knöchernen Schädelfläche anliegt und dieser zugleich als Periost und dem Gehirn als schützende Kapsel dient, wird als Pachymeninx oder Dura mater bezeichnet. Die zarte innere Hülle, die Leptomeninx, ist von der Dura durch eine schmalen Spalt, das Cavum subdurale getrennt. An der weichen Hirnhaut wird die Arachnoidea und die Pia mater unterschieden; dazwischen befindet sich das Cavum subarachnoidale, welches den äussere Liquorraum bildet und mit Liquor cerebrospinalis gefüllt ist. Die Pia mater liegt dem Hirngewebe auf und folgt allen Gyri und Sulci der Hirnoberfläche wohingegen die Arachnoidea über alle Unebenheiten gerade hinwegzieht. An der Grenze zur Dura weist die Arachnoidea mehrere Lagen von flachen Zellen auf, die durch Tight junctions miteinander verbunden sind und als Neurothel bezeichnet werden. Sie bilden einen Teil der Diffusionsbarriere des Gehirns.

Das Gehirn hat nicht nur einen äussere Liquorraum, sondern auch mehrere mit Liquor gefüllte innere Liquorräume, die mit Microvilli tragendem Ependym ausgekleidet sind. Im Telencephalon befinden sich die Seitenventrikel, im Diencephalon der 3. und im Rombencephalon der 4. Ventrikel. Auch im Rückenmark, im Canalis centralis gibt es Liquor.

Die Seitenventrikel stehen mit dem 3. Ventrikel beidseits über das Foramen interventriculare(Monroi) in Verbindung und der 3. Ventrikel mit dem 4. Ventrikel über den Aquaeductus cerebri. Der Liquor cerebri der innere Liquorräume kommuniziert unter anderem über 3 Öffnungen im 4. Ventrikel mit dem äusseren Liquorraum. Der Liquor cerebrospinalis selbst ist eine nahezu zellfreie Flüssigkeit, die vom Plexus choroideus, einem zottenreichen Gebilde, das in alle 4 Ventrikel hineinragt, gebildet wird.

Der extrazelluläre Raum des Gehirns (eigentlicher EZR und Liquorraum) ist vom übrigen Mileu des Blutes im Körper durch die Blut-Hirn-Schranke getrennt. Verantwortlich für diese Barriere ist das Kapillarendothel der Kapillaren im Gehirn mit Tight-junctions, welches aber durch angrenzende Astrozytenfüsschen induziert und regliert wird. Im Bereich des Plexus choroideus, wo die eigentliche Produktion der cerebrospinalen Flüssigkeit geschieht, übernimmt diese Diffusionsbarriere das Plexusepithel, welches seinserseits mit Tight junctions abgedichtet ist, denn die darin verlaufenden Kapillaren haben ein gefenstertes Endothel. Die äusseren Liquorräume ihrerseits sind durch das Neurothel (auch mit Tight junctions) der Arachnoidea vom subduralen Raum, welcher ausserhalb der Blut-Hirn-Schranke liegt, abgedichtet.