O tálamo está localizado profundamente no cérebro, no córtex cerebral, adjacente ao hipotálamo. É uma estrutura simétrica, situada no topo do tronco cerebral e em ambos os lados do terceiro córtex.
As duas metades são em forma de bulbo e têm cerca de 5,5 a 6,0 centímetros de comprimento no adulto médio.
Sua principal função é processar informações que vão da medula espinhal e do cérebro. Também regula os ciclos do sono, a consciência e a atenção.
O tálamo recebe informações de quase todos os sistemas sensoriais, além do sistema olfativo, que é enviado à área cortical relevante. Pesquisas revelaram que o tálamo não apenas retransmite a informação, mas também desempenha um papel no processamento, garantindo que a informação seja conduzida corretamente às áreas primárias do córtex.
O tálamo também tem fortes conexões com o córtex cerebral e, juntos, estão envolvidos na regulação da consciência; danos ao tálamo podem levar a um coma permanente.
O tálamo também desempenha um papel importante no controle dos sistemas motores.
