Het ruggenmerg wordt verder beschermd door drie membranen, die gezamenlijk de hersenvliezen worden genoemd. Het buitenste membraan rond het ruggenmerg is de dura mater (van het Latijn, wat duurzame moeder betekent). De dura, die bestaat uit een dicht vezelachtig materiaal, vormt de durale zak, die het ruggenmerg en de cauda equina (later te bespreken) omgeeft en eindigt ter hoogte van de tweede heiligbeenwervel. De dura wordt van de wervels gescheiden door het epidurale vet in de epidurale ruimte (epi, betekent op). De volgende laag is de delicate arachnoïdale materie, die dun is en met webachtige draden aansluit op de onderliggende pia mater (arachnoïd is Grieks voor spin). Onder de arachnoïdale mater bevindt zich de subarachnoïdale ruimte, die gevuld is met cerebrospinaal vocht. Afgekort CSF, baadt cerebrospinaal vocht de hersenen en het ruggenmerg, evenals de cauda equina, en biedt bescherming, voeding, en een medium voor de uitwisseling van voedingsstoffen en afvalstoffen. Het binnenste membraan dat het ruggenmerg omgeeft is de vasculaire pia mater (Latijn, wat tedere of toegewijde moeder betekent), die zeer dicht aan het ruggenmerg grenst. De pia mater heeft gepaarde specialisaties, denticulate ligamenten genaamd, die zich lateraal van het oppervlak van het ruggenmerg uitstrekken en het arachnoïd doorboren om zich aan de binnenzijde van de dura mater vast te hechten bij 21 paar denticulaties (dentate betekent tandachtig – dit zijn tandachtige laterale uitsteeksels). De denticulaire ligamenten lopen in de lengterichting tussen de dorsale en ventrale wortels van het ruggenmerg en dienen om het ruggenmerg van links naar rechts in de durale zak op te hangen. De pia loopt inferieur van het uiteinde van het ruggenmerg (ter hoogte van de tweede lendenwervel) verder als het filum terminale internum. Zoals gezegd eindigt de durale zak op het niveau van de tweede sacrale wervel (S2). Caudaal van het einde van de durale zak bevindt zich een specialisatie van het hersenvlies, het coccygeale ligament (of filum terminale externum) genoemd, dat het hersenvlies, en bijgevolg het ruggenmerg, aan het stuitbeen vasthecht. Het coccygeale ligament is samengesteld uit specialisaties van alle drie de lagen van het hersenvlies.
