A talamusz az agy mélyén helyezkedik el az agykéregben, a hipotalamusz mellett. Szimmetrikus szerkezet, az agytörzs tetején és a harmadik kéreg mindkét oldalán helyezkedik el.
A két fél izzó alakú, átlagos felnőttnél körülbelül 5,5–6,0 cm hosszú.
Fő feladata a gerincvelőbe és az agyba érkező és onnan érkező információk feldolgozása. Szabályozza az alvási ciklusokat, a tudatosságot és az éberséget is.
A talamusz szinte minden szenzoros rendszertől kap információt, kivéve a szaglási rendszert, amelyet azután továbbít a megfelelő kérgi területre. A kutatások kimutatták, hogy a talamusz nemcsak az információt továbbítja, hanem a feldolgozásában is szerepet játszik, biztosítva, hogy az információ helyesen kerüljön a primer kéreg területeire.
A talamusznak szintén szoros kapcsolata van az agykéreggel, és együtt vesznek részt a tudat szabályozásában; a thalamus károsodása állandó kómához vezethet.
A talamusz is nagy szerepet játszik a motorrendszerek irányításában.
