脑硬膜是覆盖在脑部表面的三层膜之一，它分为硬脑膜和蛛网膜。
硬脑膜是一厚而坚韧的双层膜，对脑起着保护和支持作用。硬脑膜的外层是颅骨内面的骨膜，与颅骨结合疏松，当颅骨骨折时，硬脑膜外层可与颅骨分离，发生脑脊液漏。硬脑膜的内层较外层厚而坚韧，与硬脊膜在枕骨大孔处续连，称为硬脑膜窦，内有静脉血回流。
蛛网膜是一层半透明的膜，位于硬脑膜深部，与脑蛛网膜下隙相通。蛛网膜下隙内充满脑脊液，有营养脑和脊髓的作用。蛛网膜与软脑膜之间有许多小梁相连，使蛛网膜与软脑膜之间的腔隙称为蛛网膜下隙。蛛网膜下隙在某些部位扩大，称为蛛网膜下池，如小脑延髓池、脚间池等。蛛网膜下隙内的脑脊液经蛛网膜粒渗入硬脑膜窦内，回流入血液循环。
硬脑膜的血管、神经与颅神经关系密切，因此，头部外伤或施行开颅手术时，容易引起硬脑膜外血肿或硬脑膜下血肿，损伤血管和神经，出现相应的症状和体征。