سخت شامه مغز از دو لایه تشکیل شده است: لایه اندوستئال و لایه مننژیال. این دو لایه به جز در طول خطوطی معین که برای تشکیل سینوس‌های وریدی از یکدیگر فاصله می‌گیرند در سایر نقاط کاملاً به یکدیگر چسبیده‌اند.
لایه اندوستئال
Endosteal Layer or Periosteal Layer
لایه اندوستیال همان پریوستی است که سطح داخلی جمجمه را می‌پوشاند این لایه مختص سخت شامه مغزی است. بنابراین از سوراخ ماگنوم با سخت شامه نخاع ممتد نمی‌شود؛ اما در اطراف لبه‌های سوراخ‌های جمجمه با پریوست سطح خارجی استخوان‌های جمجمه ممتد شده است و در طول درزهای جمجمه نیز در امتداد رباط‌های درزی قرار می‌گیرد. این لایه به استخوان‌های کف جمجمه محکم چسبیده است.
لایه مننژیال
Meningeal Layer
لایه مننژیال همان سخت شامه واقعی است که مغز را در برگرفته و از طریق سوراخ ماگنوم با سخت شامه نخاع ممتد می‌گردد هنگام خروج اعصاب جمجمه‌ای از سوراخ‌های جمجمه این لایه غلاف‌های لوله‌ای را دور این اعصاب ایجاد می‌کند و در داخل جمجمه به اپی‌نوریوم این اعصاب می‌پیوندد.
لایه مننژیال ۴ تیغه (داس مغزی، چادرینه مخچه، داس مخچه و دیافراگم سله) به داخل حفره کرانیال می‌فرستد و بدین وسیله حفره کرانیال را به فضاهایی تقسیم می‌کند که به راحتی با هم ارتباط داشته بخش‌های مختلف مغز را درون خود جای می‌دهند. عمل این تیغه‌ها محدود کردن جابجایی مغز در طی حرکات سر است.
سینوس‌های وریدی سخت‌شامه
dural venous sinuses
سینوس‌های وریدی حفره کرانیال بین لایه‌های سخت‌شامه قرار دارند. آنها خون و مایع مغزی نخاعی را دریافت می‌کنند. به عبارت دیگر آنها خون را از مغز، وریدهای دیپلوئیک جمجمه، حفره کاسه چشم (اوربیت) و از گوش داخلی دریافت می‌کنند و نیز مایع مغزی نخاعی را از طریق پرزهای آراکنوئید از فضای زیر عنکبوتیه (ساب آراکنوئید) دریافت می‌کنند. به عبارت دیگر عنکبوتیه در مناطقی به درون سینوس‌های وریدی به ویژه سینوس ساژیتال فوقانی برآمده شده پرزهای آراکنوئید (arachnoid villi) و دانه‌های عنکبوتیه (arachnoid granulation) را تشکیل می‌دهند. این‌ها محل‌هایی هستند که از اینجا مایع مغزی نخاعی به داخل جریان خون انتشار می‌یابند.
خون موجود در سینوس‌های وریدی سخت‌شامه در نهایت به وریدهای ژوگولر داخلی در گردن تخلیه می‌شود. سینوس‌های وریدی سخت شامه، به وسیله اندوتلیوم مفروش شده‌اند و دیواره‌شان فاقد بافت عضلانی است. این سینوس‌ها دریچه ندارند. وریدهای فرعی که فاقد دریچه‌اند سینوس‌های وریدی سخت شامه را با وریدهای دیپلوئیک جمجمه و وریدهای پوست مرتبط می‌سازند.
