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Bei den Kopfgelenken unterscheidet man zwischen einem oberen und einem unteren Kopfgelenk. An ihnen sind der erste (Atlas) und zweite Halswirbel (Axis) beteiligt, die zwar im Gegensatz zu den anderen Wirbeln wenig Last tragen, dafür aber eine große Beweglichkeit des Kopfes gegen die Wirbelsäule (Columna vertebralis) bewirken.
Am oberen Kopfgelenk (Articulatio atlantooccipitalis) sind der erste Halswirbel und das Hinterhauptbein (Os occipitale) beteiligt. Diese beiden entsprechen in ihrer Form einem Eigelenk. Ihre Gelenkflächen sind einerseits die Fascies articulares superiores, also die seitlichen Verdickungen des ersten Halswirbels (Massa lateralis) sowie die zweigeteilten Gelenkflächen des Hinterhauptbeins (Condylii occipitales).
Sie passen nicht genau aufeinander und ermöglichen damit Seitwärtsbewegungen (bis 20 Grad) und Nickbewegungen (bis 30 Grad). Bei größeren Kopfbewegungen werden normalerweise Halswirbelsäule und Teile der Brustwirbelsäule mitgedreht.
Das untere Kopfgelenk (Articulatio atlantoaxialis) ist ein Drehgelenk. Es besteht aus dem seitlichen (Articulatio atlantoaxialis lateralis), und aus dem mittleren Gelenk (Articulatio atlantoaxialis mediana) zwischen dem ersten (Atlas) und dem zweiten Halswirbel (Axis).
Die Gelenkflächen der seitlichen Gelenke sind die inneren Verdickungen des ersten Halswirbels (Facies articulares inferiores atlantis) und die nach oben gerichteten überknorpelten Dornfortsätze (Processus articulares superiores axis) des zweiten Halswirbels. Dabei schiebt der zweite Halswirbel eine Knochenfortsatz (Dens axis) in eine Aussparung des ersten Halswirbels.
Die Gelenkflächen der seitlichen Gelenke sind die Facies articularis anterior dentis (am Zahnfortsatz des zweiten Halswirbels) sowie eine konkave Gelenkfläche des ersten Halswirbels (Fovea dentis) an der Hinterfläche des vorderen Atlasbogens.
Von unteren Kopfgelenk aus sind Drehungen von etwa 26 Grad zu beiden Seiten möglich. Außerdem sind wegen der nicht exakt zusammen passenden Gelenkflächen leichte Nick- und Streckbewegungen möglich.
Beide Kopfgelenke sind bandgesichert, um möglicherweise unkontrollierte, für das Rückenmark gefährliche Dreh-, Streck- oder Beugebewegungen zu verhindern. Dazu gehören flächenhafte Bindegewebszüge wie die Membranae atlantooccipitalesi anterior (zwischen vorderem Atlasbogen und Hinterhauptbein (Os occipitale)) und Membranae atlantooccipitalesi posterior (zwischen hinterem Atlasbogen und Kopf).
Die Flügelbänder (Ligamenta alaria) verbinden den Kopf mit dem ersten Halswirbel und verhindern eine stärkere Drehung des Kopfes. Das Ligamentum apicis dentis ist ein Band zwischen der Spitze des Zahns des zweiten Halswirbels und dem vorderen Loch des großen Hinterhauptloches. Ein wichtiges Bindegewebsband ist auch das Ligamentum transversum atlantis.
Es spannt sich innerhalb des unteren Kopfgelenkes zwischen der rechten und linken seitlichen Verdickung (Massa lateralis) des ersten Halswirbels aus.
Daneben gibt es noch weitere Bänder, die ein übermäßiges Drehen, Kippen oder Strecken verhindern.
