Diencefalon ima četiri dijela: talamus i hipotalamus, već obrađeni na svojim stranicama, te epitalamus i subtalamus, opisani ovdje. Epitalamus leži iznad i pozadi talamusa, subtalamus ispod njega, bliže srednjem mozgu.

Epitalamus čine paraventrikularna jedra, habenularna jedra, stria medullaris thalami, posteriorna komisura i pinealna žlijezda. Ispod ependima treće komore, na zadnjoj gornjomedijalnoj strani talamusa, smještena su habenularna jedra, podijeljena na medijalni i lateralni dio koje povezuje habenularna komisura. Preko stria medullaris thalami do njih stiže ulaz iz prepiriformne kore i hipotalamusa; dodatni ulazi stižu i od unutrašnjeg palidusa (preko talamusa), kao i od substancije nigre i moždanog stabla. Medijalno jedro najveći dio svog izlaza šalje preko fasciculus retroflexus, takozvanog habenulo-interpedunkularnog trakta, do interpedunkularnog jedra srednjeg mozga, dok lateralno jedro projektuje šire - ka jedrima rafe, substanciji nigri, hipotalamusu i bazalnom prednjem mozgu. Habenula, stria medullaris i fasciculus retroflexus zajedno grade takozvani dorzalni diencefalički provodni sistem, mrežu vezanu prvenstveno za obradu nagrade i ciljno usmjerenog ponašanja, a u manjoj mjeri i za regulaciju sna, anksioznosti i bola. Posteriorna komisura je manji snop vlakana koji se ukršta u donjoj pinealnoj lameli i povezuje nekoliko sitnih jedara srednjeg mozga; odredište i funkcija mnogih od tih vlakana nisu razjašnjeni. Najprepoznatljivija struktura epitalamusa, pinealna žlijezda, opisana je na svojoj stranici.

Subtalamus objedinjuje nekoliko jedarnih grupa i snopova vlakana u prelaznoj zoni ispod talamusa. Klinički najbolje okarakterisana od tih jedarnih grupa je subtalamičko jedro, strukturno i funkcionalno vezano za bazalne ganglije i opisano na toj stranici. Zona incerta zauzima usku traku tkiva između ventralnog dijela spoljašnje medularne lamele talamusa i cerebralnog pedunkla - populacija sitnih ćelija koja prima ulaz iz senzorno-motorne kore, pregenikulatnog jedra, dubokih malomoždanih jedara, trigeminalnog jedarnog kompleksa i kičmene moždine, a projektuje nazad ka kori, gornjem kolikulu, pretektalnoj regiji i bazilarnom pontu. U zadnjem dijelu subtalamusa, takozvanim poljima Forela, rasuti skupovi ćelija leže unutar guste mreže vlakana koja uključuju kortikofugalne, palidotalamičke i cerebelotalamičke projekcije; kroz istu regiju prolazi i snažan snop palidofugalnih vlakana (fasciculus i ansa lenticularis) na putu od globusa palidusa ka talamusu, dijelom se završavajući u samom subtalamičkom jedru i zoni incerti. Subtalamus je, drugim riječima, i sam raskrsnica kroz koju prolazi velik dio izlaznih puteva bazalnih ganglija prije nego stignu do talamusa.