Funkce primárních struktur diencephalonu
Thalamus je podle všeho jakýmsi informačním panelem působit jako relé mezi různými subkortikálními oblastmi a mozkovou kůrou. Každý senzorický systém (s výjimkou čichového systému) zahrnuje zejména thalamové jádro, které přijímá senzorické signály a odesílá je do přidružené primární kortikální oblasti. Thalamus také hraje důležitou roli při regulaci stavů spánku a bdělosti. Thalamická jádra mají silné vzájemné vztahy s mozkovou kůrou a vytvářejí thalamo-kortiko-thalamické obvody, o nichž se předpokládá, že jsou zapojeny do vědomí. Thalamus hraje hlavní roli v regulaci vzrušení, úrovně povědomí a aktivity. Poškození thalamu může vést k trvalému kómatu.
Subthalamus se připojuje k globus pallidus, bazálnímu jádru telencephalonu. Přijímá aferentní spojení od substantia nigra a striatum a reguluje pohyby kosterního svalstva. Hypothalamus plní řadu životně důležitých funkcí (např. Regulace určitých metabolických procesů), z nichž většina přímo nebo nepřímo souvisí s regulací viscerální aktivity prostřednictvím jiných oblastí mozku a autonomního nervového systému. Syntetizuje a vylučuje určité neurohormony, často nazývané hormony uvolňující hypotalamus, a ty zase stimulují nebo inhibují sekreci hormonů hypofýzy. Hypotalamus řídí tělesnou teplotu, hlad, žízeň, únavu, spánek a cirkadiánní cykly.
Epithalamus funguje jako spojení mezi limbickým systémem a jinými částmi mozku. Mezi funkce jeho složek patří sekrece melatoninu epifýzou (účastní se cirkadiánních rytmů) a regulace motorických drah a emocí.