間腦位于中腦上方，兩大腦半球之間，大部分被大腦半球所覆蓋，并與兩半球緊密連接。兩側間腦之間為一狹小的腔隙，稱為第三腦室，第三腦室下通中腦水管，其前上方兩側借室間孔與左右大腦半球內的側腦室相通。間腦主要分為丘腦與下丘腦。

丘腦：位于間腦的背部，是一對卵圓形的灰質塊，被“Y”形的白質纖維分為前核群（與內臟活動有關），內側核群和外側核群（全身的淺、深感覺的上行傳導束終止于此核的腹后部分）。在丘腦的后下方有一小突起，稱為內側膝狀體，為聽覺的皮層下中樞。其外側另有一突起，稱為外側膝狀體，為視覺的皮層下中樞。除嗅覺外，各種感覺傳導束都在丘腦內更換神經元后，才能投射到大腦皮層的一定部位，所以丘腦是皮層下感覺中樞。一側丘腦受刺激，可出現對側半身感覺過敏或疼痛。若一側丘腦損傷，可出現對側半身感覺消失。

下丘腦（即丘腦下部）：位于丘腦的前下方，包括第三腦室側壁下部和底的一些灰質核團。下丘腦的前下方有視神經會合而成的視交叉，后方有一對小突起，稱為乳頭體。視交叉與乳頭體之間為灰結節，向下以漏斗與腦垂體連接。垂體是一圓形小體，為重要的內分泌腺。通常將下丘腦由前向后分為3個區，各區都包含許多核團，其中大多數都無明顯的界線。下丘腦是皮層下植物性神經的高級中樞，與內臟活動有密切關系