O diencéfalo é a rexión do tubo neural dos vertebrados que orixina as estruturas do prosencéfalo posterior, como o tálamo, hipotálamo, porción posterior da glándula pituitaria, e a glándula pineal. O hipotálamo realiza numerosas funcións vitais, a maioría das cales están relacionada directa ou indirectamente coa regulación das actividades viscerais a través doutras rexións encefálicas e do sistema nervioso autónomo. O tálamo é a vía de entrada para todos os estímulos sensoriais excepto o olfactorio; está conectado co córtex cerebral e filtra os estímulos que chegan a ela, e é o centro onde residen as emocións e sentimentos.
Ao diencéfalo únese o nervio óptico (par cranial II). O nervio óptico é un nervio sensorial (aferente) responsable da visión; iníciase no ollo e a través do canal óptico do cranio chega ao diencéfalo.
