丘脑对称分布于第3脑室两侧，内髓板将丘脑的灰质分隔为3个主要核群，即前核群、内侧核群和外侧核群。内髓板内散在一些灰质团块，统称为板内核群。丘脑外侧覆盖的薄层灰质称为丘脑网状核。板和内囊之间有一薄层的灰质层，称为丘脑网状核。

间脑位于人体脑干和大脑半球之间，丘脑是其中最大的核团，为前后较长的一对大卵圆形灰质团块，矢径约3cm，横径和纵径各约1.5cm。几乎所有丘脑核团都与皮质之间有密集的往返纤维联系。

丘脑内相当数量的核团的作用是将感觉信息传送到大脑皮层。其他一些核团也传送信息至运动相关皮层。此外，还有独立的核团负责传送特异性感觉或运动信息。例如，外侧膝状体传送视觉信息到皮层。视神经终止于此核团，然后外侧膝状体神经元再投射至加工视觉信息的大脑皮层区。

丘脑核团还接收皮层的返回输入以及来自延髓网状结构的信息。这些非感觉信息输入可控制从丘脑到皮层的信息流。因此，丘脑的关键作用在于作为从脊髓、低位脑结构到大脑皮层信息流的闸门。