De thalamus bevindt zich diep in de hersenen in de hersenschors, grenzend aan de hypothalamus. Het is een symmetrische structuur, gelegen bovenop de hersenstam en aan weerszijden van de derde cortex.
De twee helften zijn bolvormig en zijn bij de gemiddelde volwassene ongeveer 5,5 tot 6,0 centimeter lang.
De belangrijkste functie is het verwerken van informatie van en naar het ruggenmerg en het cerebrum. Het reguleert ook slaapcycli, bewustzijn en alertheid.
De thalamus ontvangt informatie van bijna elk sensorisch systeem, behalve het reuksysteem, dat het vervolgens naar het relevante corticale gebied stuurt. Onderzoek heeft uitgewezen dat de thalamus niet alleen de informatie doorgeeft, maar ook een rol speelt bij de verwerking ervan, zodat de informatie correct naar de primaire cortexgebieden wordt geleid.
De thalamus heeft ook sterke verbindingen met de hersenschors en samen zijn ze betrokken bij het reguleren van het bewustzijn; schade aan de thalamus kan tot een permanente coma leiden.
De thalamus speelt ook een grote rol bij de besturing van de motorsystemen.
