Batang otak merupakan struktur pada bagian posterior (belakang) otak. Batang otak merupakan sebutan untuk kesatuan dari tiga struktur yaitu medulla oblongata, pons dan mesencephalon (otak tengah).
Pada gerak volunter, batang otak merupakan jalur yang dilalui impuls rangsang sebelum mencapai cerebrum. Impuls rangsang dihantarkan oleh traktus ascendentes (serat-serat saraf yang menghantarkan impuls ke otak) untuk diolah di otak, lalu impuls respons dihantarkan oleh traktus descendentes (serat-serat saraf yang menghantarkan impuls menjauhi otak). Pada perbatasan antara batang otak dan sumsum tulang belakang medulla spinalis terjadi deccusatio (penyilangan) serat-serat kortikospinal (serat-serat saraf descendentes dari cerebrum ke medulla spinalis). Serat-serat kortokospinal dari otak kiri menyilang ke bagian kanan medulla spinalis dan serat dari otak kanan menyilang ke bagian kiri. Penyilangan ini menyebabkan bagian tubuh kanan di kendalikan oleh otak kiri dan bagian tubuh kiri dikendalikan oleh otak kanan.
Batang otak merupakan tempat melekatnya seluruh saraf kranial, kecuali saraf I dan II yang menempel pada cerebrum (otak besar)
