กะโหลกศีรษะของมนุษย์ประกอบด้วยกระดูกทั้งหมด 22 ชิ้น[1][2] ทั้งนี้ไม่นับรวมกระดูกหู (ear ossicles) กระดูกแต่ละชิ้นของกะโหลกศีรษะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันโดยข้อต่อแบบซูเจอร์ (Suture) ที่เคลื่อนไหวไม่ได้ แต่มีความแข็งแรงสูง ยกเว้นข้อต่อระหว่างกระดูกขากรรไกรล่างกับกระดูกขมับ หรือข้อต่อขากรรไกร (temperomandibular joint) ซึ่งเป็นข้อต่อแบบซินโนเวียลที่สามารถเคลื่อนไหวได้เพื่อใช้ในการขยับขากรรไกร[3] กระดูกของกะโหลกศีรษะทั้ง 22 ชิ้นนี้ สามารถแบ่งออกได้เป็นสองกลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่

• กระดูกหุ้มสมอง (Neurocranium) หรือกล่องสมอง (brain case) เป็นส่วนของกะโหลกศีรษะที่ทำหน้าที่ป้องกันสมองที่อยู่ภายในโพรงกะโหลก (cranial cavity) ซึ่งมีด้วยกัน 8 ชิ้น[1] ได้แก่
  • กระดูกหน้าผาก (Frontal bone) 1 ชิ้น
  • กระดูกข้างขม่อม (Parietal bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกขมับ (Temporal bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกท้ายทอย (Occipital bone) 1 ชิ้น
  • กระดูกสฟีนอยด์ (Sphenoid bone) 1 ชิ้น
  • กระดูกเอทมอยด์ (Ethmoid bone) 1 ชิ้น

• สแปลงคโนเครเนียม (Splanchnocranium) หรือ วิสเซอโรเครเนียม (Viscerocranium) เป็นส่วนของกะโหลกศีรษะที่ทำหน้าที่ค้ำจุนบริเวณใบหน้า ซึ่งมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับกระดูกหุ้มสมอง[4] รวมแล้วมีจำนวน 14 ชิ้น[5][6] ได้แก่
  • กระดูกโหนกแก้ม (Zygomatic bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกขากรรไกรบน (Maxillary bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกแอ่งถุงน้ำตา (Lacrimal bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกเพดานปาก (Palatine bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกจมูก (Nasal bone) 2 ชิ้น
  • กระดูกก้นหอยของจมูกชิ้นล่าง (Inferior nasal conchae) 2 ชิ้น
  • กระดูกโวเมอร์ (Vomer bone) 1 ชิ้น
  • กระดูกขากรรไกรล่าง (Mandible) 1 ชิ้น (ในตำราทั่วไปจะไม่นับว่าเป็นส่วนของสแปลงคโนเครเนียม)

นอกเหนือจากนี้ ยังมีกระดูกหูอีก 6 ชิ้น ซึ่งประกอบด้วย กระดูกค้อน (Malleus) กระดูกทั่ง (Incus) และกระดูกโกลน (Stapes) อย่างละ 2 ชิ้น ซึ่งไม่ได้มีหน้าที่ในการค้ำจุนโครงสร้าง แต่มีหน้าที่เกี่ยวกับการขยายความสั่นสะเทือนของเสียงจากเยื่อแก้วหูไปยังอวัยวะรูปหอยโข่ง (cochlear) โดยใช้หลักการได้เปรียบเชิงกลของคาน[7] และกระดูกไฮออยด์ (hyoid) ทำหน้าที่ค้ำจุนกล่องเสียงซึ่งไม่นับเป็นส่วนหนึ่งของกะโหลกศีรษะ[8][9] เพราะไม่ได้เกิดข้อต่อกับกระดูกชิ้นอื่นๆ ในกะโหลกศีรษะ

ภายในกะโหลกศีรษะยังมีโพรงไซนัส (sinus cavities) ซึ่งบุด้วยเนื้อเยื่อบุผิวแบบเดียวกับที่พบในทางเดินอากาศ โพรงไซนัสมี 4 คู่ หน้าที่ของโพรงไซนัสยังเป็นที่ถกเถียงอยู่ในปัจจุบัน แต่เชื่อว่าช่วยในการทำให้กะโหลกศีรษะมีน้ำหนักเบาขึ้นโดยไม่ทำให้กะโหลกศีรษะแข็งแรงน้อยลง ทำให้ศีรษะไม่เอนมาทางด้านหน้าและทำให้ศีรษะตั้งตรงได้[4] ช่วยให้เสียงก้องกังวาน และช่วยให้อากาศที่ผ่านโพรงจมูกเข้าไปในทางเดินหายใจอุ่นและชื้นมากขึ้น

ด้านในของกะโหลกศีรษะส่วนที่หุ้มสมองยังมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่หุ้มรอบโครงสร้างของระบบประสาทกลาง เรียกว่า เยื่อหุ้มสมอง (meninges) ซึ่งมีอยู่ 3 ชั้นเรียงจากชั้นนอกสุดเข้าไปยังชั้นในสุดได้แก่ เยื่อดูรา (dura mater) , เยื่ออะแร็กนอยด์ (arachnoid mater) , และเยื่อเพีย (pia mater) เยื่อหุ้มสมองมีหน้าที่สำคัญในการปกป้องและหน้าที่ทางสรีรวิทยาอื่นๆ อีกมากมาย