窦椎神经，也叫脊膜支或返神经，是由脊神经发出的一支分支，起于背神经节之上，通过椎间孔之后又重返椎管，它在脊神经分出前支和后支之前分出，与主干反向走行。它有交感神经的分支加入，经椎间孔进入椎管。

在椎管内，窦椎神经分成较大的升支和较小的降支，各相邻的升支与降支相互吻合，形成脊膜前丛和脊膜后丛，遍布于脊膜全长，并伸入颅内。窦椎神经分布于脊膜、椎管、椎骨的韧带及脊髓的血管，亦从椎管内分布于椎间关节的关节囊。它在人椎间孔内有数个分支，一支是主窦神经，由脊神经根和交感神经根组成，主要支配硬膜前间隙及周围组织，另有3—6支较细的副窦椎神经主要支配硬膜外间隙及其周围组织，包括椎间盘纤维软骨环、关节突、黄韧带、侧隐窝等，通常与血管伴行，分布在椎管内壁的组织，它是直径5mm以下的无髓或薄髓纤维，是椎管内存在无菌性炎症、化学性或机械性损害时引起颈肩腰痛的传导系统。

窦椎神经终末纤维与脊神经背支的内侧分支分布于骨膜，椎间关节韧带，并支配椎管内硬膜外血管。窦椎神经主干在颈部位于椎间盘之后，因此当颈椎间盘突出或骨质增生时可直接刺激窦椎神经干。椎间孔内的脊神经根，周围结缔组织，细微的动静脉均有窦椎神经的分支。因此，退行性变关节的变性或慢性损伤，也可通过它们导致不同程度的疼痛。即使不存在椎间盘突出，只要椎管内压增加(如咳嗽、打喷嚏)都可以使原来已有的组织水肿、粘连等刺激的信号加重。小关节突内压增加、位置改变或增生(关节突综合症)与椎弓根崩裂等也能引起根性疼痛。窦椎神经含有痛觉纤维，在急性腰椎间盘突出时，刺激它可引起腰背痛，这也是腰椎间盘突出时引起腰背疼痛的另外一个解剖学因素。