เส้นประสาทเฟเชียลสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วนใหญ่ๆ คือ ส่วนในกะโหลกศีรษะ (intracranial portion) ส่วนในกระดูกขมับ (intratemporal portion) และส่วนนอกกระดูกขมับ (extratemporal portion)

ส่วนในกะโหลกศีรษะ

ใยประสาทสั่งการของเส้นประสาทเฟเชียลเริ่มตั้งแต่บริเวณซีรีบรัล คอร์เท็กซ์ จนถึงใยประสาทขมวดเป็นเส้นประสาทเฟเชียลและออกจากสมองที่มุมซีรีเบลโลพอนทีน (cerebellopontine angle) สามารถแบ่งออกได้อีกเป็น 3 ส่วน ได้แก่

• วิถีก่อนถึงเฟเชียล นิวเคลียส (supranuclear pathway) ใยประสาทเริ่มจากบริเวณซีรีบรัล คอร์เท็กซ์ บริเวณลอนสมองไพรมารี มอเตอร์ คอร์เท็กซ์ (primary motor cortex) และลอนสมองโพสต์เซนทรัล (postcentral gyrus) ที่ทำหน้าที่ควบคุมใบหน้า แล้วไปทางวิถีประสาทคอร์ติโคบัลบาร์ (corticobulbar tract) ผ่านอินเทอร์นัล แคปซูลและก้านสมอง ใยประสาทส่วนใหญ่ข้ามฝั่งไปยังเฟเชียล นิวเคลียส (facial nucleus) ในก้านสมองด้านตรงข้าม ใยประสาทเหล่านี้ทำหน้าที่ควบคุมครึ่งบนและครึ่งล่างของใบหน้าด้านตรงข้ามกับใยประสาท ส่วนใยประสาทที่เหลือจะลงมายังเฟเชียล นิวเคลียสในก้านสมองด้านเดียวกัน ทำหน้าที่ควบคุมใบหน้าครึ่งบนของใบหน้าด้านเดียวกันกับใยประสาท

นอกจากใยประสาทนี้แล้ว ยังมีใยประสาทนอกพีระมิด (extrapyramidal system) มายังเฟเชียล นิวเคลียสเพื่อช่วยควบคุมความตึงตัวและประสานการเคลื่อนไหวใบหน้า รวมทั้งการประสานอารมณ์กับการแสดงสีหน้า ทั้งจากบริเวณสมองกลีบหน้า (frontal lobe) โกลบัส พาลลิดัส (globus pallidus) และไฮโปทาลามัส (hypothalamus)

• เฟเชียล นิวเคลียส (facial nucleus) เป็นกลุ่มเส้นประสาทเฟเชียล อยู่บริเวณส่วนล่างของพอนส์ ใต้โพรงสมองที่สี่ มีสองข้าง โดยแต่ละข้างแบ่งออกเป็นครึ่งบนและครึ่งล่าง ครึ่งบนทำหน้าที่ส่งกระแสประสาทควบคุมกล้ามเนื้อครึ่งบนของใบหน้า เช่น กล้ามเนื้อออกซิปิโตฟรอนทาลิส กล้ามเนื้อหลับตา[1] เป็นต้น ส่วนครึ่งล่างส่งกระแสประสาทควบคุมกล้ามเนื้อครึ่งล่างของใบหน้า
• วิถีหลังเฟเชียล นิวเคลียส (infranuclear pathway) ใยประสาทสั่งการวิ่งด้านใกล้กลางของแอบดิวเซนต์ นิวเคลียส (Abducens nucleus) และอ้อมออกทางด้านข้าง ผ่านระหว่างเฟเชียล นิวเคลียส และสไปนัล ไทรเจมินัล นิวเคลียส (Spinal trigeminal nucleus) ออกจากพอนส์ เข้าไปรวมกับใยประสาทรับความรู้สึก (ชื่อว่า เนอร์วัส อินเตอร์มีเดียส (nervus intermedius)) ที่บริเวณมุมซีรีเบลโลพอนทีน (cerebellopontine angle) ออกมาเป็นลำเส้นประสาทเฟเชียล ก่อนจะเข้าไปในกระดูกขมับ

ส่วนในกระดูกขมับ

เส้นประสาทเฟเชียลส่วนในกระดูกขมับ

เส้นประสาทเฟเชียลเข้าสู่ส่วนพีทรัสของกระดูกขมับ (Petrous portion of temporal bone) ผ่านทางปากรูประสาทหู (internal acoustic meatus) วิ่งคดเคี้ยวอยู่ภายในคลองประสาทเฟเชียล (facial canal) จนออกจากกระดูกขมับที่ช่องสไตโลมาสตอยด์ (stylomastoid foramen) แบ่งออกได้เป็น 4 ส่วน ได้แก่

• Meatal portion ยาวประมาณ 5-12 มิลลิเมตร เป็นส่วนที่อยู่ในปากรูประสาทหู โดยมีเส้นประสาทที่วิ่งขนานไปด้วยกัน คือ เนอร์วัส อินเตอร์มีเดียส และเส้นประสาทหู (เส้นประสาทสมองเส้นที่ 8)
• Labyrinthine portion ยาวประมาณ 3-5 มิลลิเมตร เป็นจุดเริ่มต้นของคลองประสาทเฟเชียล ปลายของส่วนนี้ขยายใหญ่เป็นปมประสาทเจนิคิวเลต (geniculate ganglion) ให้แขนงออกมาเป็นเส้นประสาทเกรทเทอร์ พีโทรซัล (greater petrosal nerve)
• Tympanic portion หรือ Horizontal portion จากปมประสาทเจนิคิวเลต เส้นประสาทเฟเชียลจะวกกลับด้านหลังทำมุมประมาณ 90 องศา จากนั้นวิ่งตรงแล้ววกกลับลงล่างทำมุมประมาณ 95-125 องศาที่ตำแหน่งใต้หลอดครึ่งวงกลมอันข้าง (lateral semicircular canal) เหนือช่องรูปไข่ (oval window)
• Mastoid portion หรือ Vertical portion ยาวประมาณ 13-15 มิลลิเมตร เส้นประสาทเฟเชียลส่วนนี้วิ่งลงไปจนออกจากกระดูกขมับที่ช่องสไตโลมาสตอยด์ ส่วนนี้มีแขนงออกมา 2 เส้นได้แก่ เส้นประสาทเลี้ยงกล้ามเนื้อสเตปีเดียส (Nerve to stapedius) และเส้นประสาทคอร์ดา ทิมพานี (Chorda tympani nerve)

ส่วนนอกกระดูกขมับ

เส้นประสาทของหลังศีรษะ ใบหน้า และด้านข้างคอ (แสดงเส้นประสาทเฟเชียลส่วนนอกกระดูกขมับ อยู่บริเวณกลางภาพ)

หลังจากเส้นประสาทเฟเชียลออกจากช่องสไตโลมาสตอยด์ จะแตกแขนงออกมาเป็นเส้นประสาทโพสทีเรียร์ออริคิวลาร์ (posterior auricular nerve) เส้นประสาทเลี้ยงกล้ามเนื้อไดแกสตริกมัดหลัง (Posterior belly of Digastric) และกล้ามเนื้อสไตโลไฮออยด์ (Stylohyoid muscle) แล้ววิ่งผ่านกลางต่อมน้ำลายพาโรติดแบ่งต่อมน้ำลายเป็นกลีบผิว และกลีบลึก ในต่อมน้ำลายพาโรติดเส้นประสาทเฟเชียลจะแตกแขนงออกจำนวนมาก โดยตอนแรกแบ่งออกเป็นสองแขนงหลัก แล้วแยกย่อยออกอีกรวมเป็น 5 แขนง

• Temporofacial division เลี้ยงกล้ามเนื้อใบหน้าส่วนบน แยกออกเป็น
  • แขนงขมับของเส้นประสาทเฟเชียล (Temporal branch of the facial nerve)
  • แขนงโหนกแก้มของเส้นประสาทเฟเชียล (Zygomatic branch of the facial nerve)
• Cervicofacial division เลี้ยงกล้ามเนื้อใบหน้าส่วนล่าง แยกออกเป็น
  • แขนงด้านแก้มของเส้นประสาทเฟเชียล (Buccal branch of the facial nerve)
  • แขนงมุมกรามของเส้นประสาทเฟเชียล (Marginal mandibular branch of the facial nerve)
  • แขนงคอของเส้นประสาทเฟเชียล (Cervical branch of the facial nerve)