腦幹腫瘤被分類為瀰漫性膠質瘤，內生性膠質瘤，中腦腫瘤，頂蓋膠質瘤，背側外生性腦幹腫瘤，局灶性延髓腫瘤，延頸髓腫瘤，局灶膠質瘤和囊性膠質瘤。然而，從組織學的角度，它們被簡單的分為低度或高度膠質瘤。大部分高度惡性膠質瘤(瀰漫性或者內生性)起源於橋腦。
大約80%的發生在橋腦以外的膠質瘤是低度惡性膠質瘤(WHO I 和 II)。剩下的20%是神經節膠質瘤和高度惡性膠質瘤。
惡性膠質瘤細胞內有無惡性的成分例如細胞密度，核異型，有絲分裂，血管增生和壞死。低度膠質瘤主要有不同程度的細胞密度和偶爾的核異型，且沒有其它惡性的特點。毛細胞性星形細胞瘤別具一格，經常由微型的小囊和變性的星形小體叫做Rosenthal纖維構成。
偶爾也會有一個大的囊包含一個附壁的結節。毛細胞性星形細胞瘤很少有有絲分裂和血管增生，不轉化為高度惡性。II度膠質瘤缺乏囊性結構和Rosenthal纖維，在其它方面類似I度膠質瘤。
延頸髓交界處的低度膠質瘤因為錐體交叉和內弓狀纖維，內側縱束以及出橄欖核的纖維而受限於腹側。然而此處的腫瘤可以推擠這些結構，但並不穿透他們。相反當他們進展的時候，他們在閂(延髓背側面中線，標誌著四腦室的尾側角)的水平通過相對軟的四腦室室管膜層向背側擴張。
延髓的腫瘤長向嘴側，直到它們到達橋腦小腦束的水平。更進一步的生長則會導致明顯的背側外生性腫瘤模式，有時候會完全佔據四腦室。
頸髓和頸延髓交界處因為沒有腹側和尾側的屏障，作為結果，腫瘤向腹側生長，遠離枕大孔。腫瘤生長被軟膜所限制。縱向生長因為受限於錐體交叉，在此處腫瘤向後生長，從而在延髓背側面產生了一個隆起，並朝向第四腦室。一小部分此處的病變是高度惡性的。因為侵襲的特點，他們經常通過纖維交叉，並不產生後方的隆起。