ในทางกายวิภาคศาสตร์ สมองส่วนกลาง หรือ มีเซนเซฟาลอน (อังกฤษ: Mesencephalon; Midbrain) เป็นโครงสร้างหนึ่งของสมอง ประกอบด้วยเทคตัม (tectum) (หรือคอร์พอรา ควอไดรเจมินา (corpora quadrigemina)), เทกเมนตัม (tegmentum), เวนทริคิวลาร์ มีโซซีเลีย (ventricular mesocoelia), และซีรีบรัล พีดังเคิล (cerebral peduncle) นอกจากนี้ก็มีนิวเคลียสและมัดใยประสาทจำนวนมากมาย ด้านบนของสมองส่วนกลางเชื่อมกับไดเอนเซฟาลอน (diencephalon) ซึ่งประกอบด้วยทาลามัส ไฮโปทาลามัส ฯลฯ ส่วนด้านท้ายของสมองส่วนกลางเชื่อมกับพอนส์ (pons)สมองส่วนกลางเป็นส่วนหนึ่งของก้านสมอง ภายในมีส่วนเรียกว่าซับสแตนเชีย ไนกรา (substantia nigra) ทำหน้าที่เกี่ยวกับการควบคุมระบบสั่งการของเบซัล แกงเกลีย (basal ganglia) ซึ่งริเริ่มและควบคุมการเคลื่อนไหวของร่างกายสมองส่วนกลางพัฒนามาจากกระเปาะกลางของท่อประสาทหรือนิวรัล ทูบ (neural tube) ซึ่งจะพัฒนาเป็นสมองส่วนต่างๆ ต่อไป ในจำนวนกระเปาะทั้งสามของนิวรัล ทูบ พบว่าสมองส่วนกลางเป็นส่วนที่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างพัฒนาการน้อยที่สุดทั้งในแง่รูปแบบพัฒนาการและโครงสร้างภายในของมัน สมองส่วนกลางของมนุษย์มีต้นกำเนิดเดียวกับ archipallium ซึ่งเป็นวิวัฒนาการของสมองในสัตว์มีกระดูกสันหลังโบราณส่วนใหญ่ สารโดพามีนซึ่งสร้างในซับสแตนเชีย ไนกรามีบทบาทในการปรับตัวและการจูงใจในสิ่งมีชีวิตตั้งแต่มนุษย์ไปจนถึงสัตว์ชั้นต่ำอย่างเช่นแมลง