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寰椎形态特殊，相较于其他椎体它不具备关节突和棘突，同时也没有椎体，仅由前弓与后弓、两侧的侧块及横突环绕围成的一个椭圆形的骨环。侧块呈内薄外厚的禊形，是承重的重要结构。侧块上关节面呈肾形凹陷，与枕骨髁构成寰枕关节。侧块下关节面呈圆形略凹，与枢椎上关节面构成寰枢关节。
寰椎内的椎孔前部容纳齿状突，后部容纳脊髓，结合上述数据，基本符合椎管矢径三等分理论：寰枢椎平面脊髓占三分之一，齿突占三分之一，其他成分占三分之一。
枢椎也是特殊椎骨之一，它的特点是椎体上方有一向上突起的柱状物，称为齿状突。根据相关文献，齿状突的高度约为14.4-18.4ｍｍ，宽度约为10ｍｍ，前后径约为10.5ｍｍ。男性的齿状突较女性大5％至10％，但是其大小和身高体重无明显相关性。 寰枢椎关节面在正常情况下是平坦而相互平行的，矢状位上是水平的，冠状位上是自内向外略向下倾斜。因此，寰枢椎关节在多个维度上可以进行活动：成角运动（屈与伸）范围约为10度；旋转运动（左旋与右旋）每侧约为45度，以及平移运动（前后与左右）。
由于齿状突的存在，枢椎的前向运动会被寰椎的前弓所限制；而后向运动则受到了十字韧带的限制。十字韧带呈“十”字形态，横向部分较长，纵向部分较小。其中纵韧带附着于枕骨大孔前缘和枢椎椎体后侧面；横韧带附着于寰椎左右侧块的内侧面，长约19.7ｍｍ。横韧带是维持寰枢椎相对稳定的最主要韧带，有研究表明需要超过350N的作用力才可使寰枢椎横韧带断裂。齿状突的旋转运动则受翼状韧带的限制。翼状韧带附着于齿突两侧及枕骨髁内侧面，长约11ｍｍ研究显示超过210Ｎ的作用力可导致翼状韧带断裂。一侧翼状韧带损伤即可导致双侧韧带功能丧失。这些韧带从第八孕周开始即发育完全，使寰枢椎关节维持在一个位置相对固定的姿态。
寰枢椎关节所在的颅颈交界区容纳了延髓向脊髓的转变区域神经结构。该区域病变造成对于脊髓及神经根的损伤往往有着严重的后果。颈１神经根从寰椎上方发出，在寰椎后弓同椎动脉一起走行在椎动脉沟内，被寰枕后韧带覆盖。颈２神经根同样发出自枢椎的上关节面后侧，但比颈１神经根更靠外侧。 发起自椎间孔由转而向内的颈１窦椎神经支配硬膜、寰枕关节及邻近组织、寰椎后弓；颈２窦椎神经支配硬膜、盖膜、寰椎外侧关节、横韧带、翼状韧带、副韧带、椎体前静脉丛、枢椎椎弓根、寰椎后弓；颈３窦椎神经支配硬膜、盖膜、翼状韧带、横韧带、副韧带、枢椎椎体及椎弓根、椎体前静脉丛。同时，上述三束窦椎神经与传导枕部及颈部痛觉的颈神经背支来源于相同的神经根。 椎动脉起于锁骨下动脉，从第六颈椎开始走行于椎体的横突孔内，出枢椎横突孔后走行至关节外侧，再穿过寰椎横突孔后转而向后内，经寰椎后弓的椎动脉沟后经枕骨大孔进入颅腔，两侧汇合形成基底动脉。
椎动脉可分为四段，第一段为锁骨下动脉起点至颈６横突孔，第二段为颈６横突孔至寰椎横突孔，第三段为寰椎横突孔至硬脊膜入口，第四段为硬膜内至基底动脉的起点。
其中第四段发出的小脑后下动脉存在一个常见的变异，有多达20％的人群小脑后下动脉可起自硬膜外，同时起源的部位也变异巨大，从硬膜入口外至寰枢椎段都有发现。约有一半人群的脊髓后动脉起自硬膜内段，也有近46％起自第三段。脊髓前动脉可由左侧或右侧椎动脉发出，也可由基底动脉发出，变异也较多。颈椎的静脉非常丰富，可分为椎管内静脉丛和椎管外静脉丛。 |
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