Baza craniului este împărțită în trei fose craniene: posterioară, mijlocie și anterioară. Fosa posterioară, sau fosa craniană posterioară, este cea mai adâncă și cea mai mare și este definită de osul occipital al craniului. În această fosă se află două zone critice ale creierului: trunchiul cerebral și cerebelul. Aceste zone ale creierului controlează sistemul nervos autonom, coordonarea și mișcarea. Nervii cranieni VII până la XII ies din craniu prin fosa posterioară, unind măduva spinării și conectând creierul cu restul corpului.
Găsit în fosa posterioară se află trunchiul cerebral. Este format din mezencefal, puț și medular. Trunchiul cerebral conține nervi cranieni cheie, inclusiv nervul facial, nervul glosofaringian, nervul vag, nervul accesoriu și nervul hipoglos. Trunchiul cerebral este responsabil pentru funcțiile autonome vitale ale respirației, ritmului cardiac, tensiunii arteriale, digestiei, transpirației și salivației. Deteriorarea craniului în zonă poate duce la moarte sau invaliditate permanentă.
Cerebelul este zona creierului responsabilă de mișcare, echilibru și coordonare. În cadrul fosei posterioare, cerebelul este împărțit în două emisfere separate de o zonă subțire numită vermis. Prin măduva spinării, cerebelul primește informații de la mușchi și trimite informații către mușchi. Această buclă senzorială oferă informații proprioceptive și kinestezice – informații legate de mișcare, echilibru, poziție și durere. Această buclă de feedback fin reglată permite dansatorilor și sportivilor să dezvolte un control muscular uimitor.
Măduva spinării trece prin foramen magnum, o deschidere situată central în fosa posterioară. Șanțurile profunde din această fosă conțin și sinusurile transversale și sinusurile sigmoide. Aceste sinusuri sunt vene care colectează sângele din creier și îi permit să fie recirculat prin inimă.
Multe boli care afectează creierul pot apărea în zonă. Cancerul din această zonă este adesea primar și poate apărea din creier însuși, nervii cranieni, meningele sau craniul. Aceste tumori canceroase sunt mai frecvente la copii și reprezintă majoritatea tumorilor cerebrale din copilărie. Tumorile care cresc în această zonă pot bloca fluxul de lichid cefalorahidian, provocând o presiune crescută asupra creierului și a trunchiului cerebral. Infecțiile la nivelul capului și gâtului se pot răspândi și în fosa posterioară, iar accidentele vasculare cerebrale sau sângerările nu sunt neobișnuite în cerebel sau trunchiul cerebral din cauza vaselor de sânge majore care trec prin această fosă.