Das Rückenmark ist außerdem durch drei Membranen geschützt, die als Hirnhaut bezeichnet werden. Die äußere Membran, die das Rückenmark umgibt, ist die Dura mater (aus dem Lateinischen, was so viel wie dauerhafte Mutter bedeutet). Die Dura, die aus einem dichten Fasermaterial besteht, bildet den Duralsack, der das Rückenmark und die Cauda equina (auf die später eingegangen wird) umgibt und in Höhe des zweiten Kreuzbeinwirbels endet. Die Dura ist von den Wirbeln durch das epidurale Fett im Epiduralraum (epi, bedeutet auf) getrennt. Die nächste Schicht ist die zarte Arachnoidea mater, die dünn ist und über netzartige Fäden mit der darunter liegenden Pia mater verbunden ist (arachnoid ist griechisch für Spinne). Unter der Arachnoidea befindet sich der Subarachnoidalraum, der mit Zerebrospinalflüssigkeit gefüllt ist. Die Zerebrospinalflüssigkeit, abgekürzt Liquor, umspült das Gehirn und das Rückenmark sowie die Cauda equina und bietet Schutz, Nahrung und ein Medium für den Austausch von Nährstoffen und Abfallstoffen. Die innerste Membran, die das Rückenmark umgibt, ist die vaskuläre Pia mater (lateinisch für zarte oder hingebungsvolle Mutter), die sehr eng an das Rückenmark angrenzt. Die Pia mater hat paarige Spezialisierungen, die Ligamenta denticularis, die sich seitlich von der Oberfläche des Rückenmarks erstrecken und die Arachnoidea durchdringen, um sich an der Innenseite der Dura mater an 21 Paaren von Dentikeln zu befestigen (dentate bedeutet zahnartig – dies sind zahnartige seitliche Vorsprünge). Die dentikulären Bänder verlaufen in Längsrichtung zwischen den dorsalen und ventralen Wurzeln des Rückenmarks und dienen der Aufhängung des Rückenmarks im Duralsack. Die Pia setzt sich vom Ende des Rückenmarks (auf der Höhe des zweiten Lendenwirbels) nach unten als Filum terminale internum fort. Wie bereits erwähnt, endet der Duralsack auf der Höhe des zweiten Kreuzbeinwirbels (S2). Caudal des Endes des Duralsacks befindet sich eine Spezialisierung der Hirnhäute, das Ligamentum coccygeale (oder Filum terminale externum), das die Hirnhäute und damit das Rückenmark am Steißbein befestigt. Das Ligamentum coccygeale setzt sich aus Spezialisierungen aller drei Schichten der Hirnhaut zusammen.
