Середній мозок складається з даху, середньомозкової частини покришки, Сільвієвого водопроводу та ніжок мозку, а також кількох окремих ядер та пучків нервових волокон. У задньому (каутальному) напрямку середній мозок межує із заднім мозком (метенцефалоном), що складається з варолієвого мосту та мозочка.
Проміжний мозок (diencephalon), розташований під мозолистим тілом, складається із заднього таламуса, епіталамуса та гіпоталамуса.
За участю середнього мозку здійснюються орієнтовні рефлекси на світло та звук. Яскраве світло або гучний звук викликають рефлекторний поворот голови та тіла у бік подразника. У проміжному мозку виділяють таламус (зорові горби) та гіпоталамус (підбугорну область).