Таламус выполняет множество физиологических функций. В частности, ранее считалось, что таламус является всего лишь центральным «реле» или ретрансляторной станцией, которая просто передаёт различные сенсорные и двигательные сигналы (кроме сигналов от органов обоняния) в кору больших полушарий головного мозга.