Diensefalon aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok ana yapıdan oluşur:
- Talamus: Talamus, duyusal bilgi için aktarma merkezi görevi gören büyük, yumurta şeklinde bir yapıdır. Vücuttan duyusal bilgiler alır ve bunu serebral korteksin uygun bölgelerine gönderir. Talamus aynı zamanda motor kontrol, bilinç ve hafızada da rol oynar.
- Hipotalamus: Hipotalamus talamusun altında bulunan küçük bir yapıdır. Vücudun iç dengesi olan homeostazın korunmasında hayati bir rol oynar. Hipotalamus vücut ısısını, kan basıncını, iştahı, susuzluğu ve uykuyu düzenler. Aynı zamanda hipofiz bezini kontrol eden hormonları da üretir.
- Epitalamus: Epitalamus, talamusun üzerinde yer alan küçük bir yapıdır. Melatonin hormonunu üreten epifiz bezini içerir. Melatonin uyku döngülerinin düzenlenmesine yardımcı olur.
- Subtalamus: Subtalamus, talamusun altında bulunan küçük bir yapıdır. Motor kontrolünde rol oynar ve Parkinson hastalığının gelişiminde rol oynar.