脑干肿瘤被分类为弥漫性胶质瘤，内生性胶质瘤，中脑肿瘤，顶盖胶质瘤，背侧外生性脑干肿瘤，局灶性延髓肿瘤，延颈髓肿瘤，局灶胶质瘤和囊性胶质瘤。然而，从组织学的角度，它们被简单的分为低度或高度胶质瘤。大部分高度恶性胶质瘤(弥漫性或者内生性)起源于桥脑。

大约80%的发生在桥脑以外的胶质瘤是低度恶性胶质瘤(WHO I 和 II)。剩下的20%是神经节胶质瘤和高度恶性胶质瘤。

恶性胶质瘤细胞内有无恶性的成分例如细胞密度，核异型，有丝分裂，血管增生和坏死。低度胶质瘤主要有不同程度的细胞密度和偶尔的核异型，且没有其它恶性的特点。毛细胞性星形细胞瘤别具一格，经常由微型的小囊和变性的星形小体叫做Rosenthal纤维构成。

偶尔也会有一个大的囊包含一个附壁的结节。毛细胞性星形细胞瘤很少有有丝分裂和血管增生，不转化为高度恶性。II度胶质瘤缺乏囊性结构和Rosenthal纤维，在其它方面类似I度胶质瘤。

延颈髓交界处的低度胶质瘤因为锥体交叉和内弓状纤维，内侧纵束以及出橄榄核的纤维而受限于腹侧。然而此处的肿瘤可以推挤这些结构，但并不穿透他们。相反当他们进展的时候，他们在闩(延髓背侧面中线，标志着四脑室的尾侧角)的水平通过相对软的四脑室室管膜层向背侧扩张。

延髓的肿瘤长向嘴侧，直到它们到达桥脑小脑束的水平。更进一步的生长则会导致明显的背侧外生性肿瘤模式，有时候会完全占据四脑室。

颈髓和颈延髓交界处因为没有腹侧和尾侧的屏障，作为结果，肿瘤向腹侧生长，远离枕大孔。肿瘤生长被软膜所限制。纵向生长因为受限于锥体交叉，在此处肿瘤向后生长，从而在延髓背侧面产生了一个隆起，并朝向第四脑室。一小部分此处的病变是高度恶性的。因为侵袭的特点，他们经常通过纤维交叉，并不产生后方的隆起。