Ubicado justo debajo del diencéfalo, el mesencéfalo alberga varios núcleos nerviosos, incluidos aquellos a partir de los cuales se originan los pares III y IV de nervios craneales, el sustancia negra, los núcleos rojos, etc.; además, garantiza el paso a varios haces de nervios sensoriales y motores ya los haces de nervios que constituyen la formación reticular.
Derivado del llamado mesencéfalo embrionario, el mesencéfalo cumple diversas funciones: contribuye al mecanismo de la visión, controla la dilatación de la pupila, controla el movimiento ocular, interviene en el proceso de percepción de los sonidos, participa en el movimiento muscular y su planificación, regulación del ciclo sueño-vigilia, sistema de recompensa, placer, aprendizaje y capacidad de atención.
El mesencéfalo alberga varios grupos de neuronas y asegura el paso a haces de nervios con diferentes funciones.
