Układ limbiczny odgrywa ważną rolę w emocjach i powstawaniu wspomnień. Kilka struktur obejmuje układ limbiczny, w tym hipokamp, podwzgórze i jądro migdałowate.
Hipokamp odgrywa istotną rolę w przekształcaniu pamięci krótkotrwałej w trwałe, długotrwałe wspomnienia. Bez funkcjonalnego hipokampa normalne zatrzymanie pamięci nie jest możliwe. Dwie pobliskie masy neuronów zwane amigdalami odpowiadają za zachowania związane z agresją, strachem i bodźcami seksualnymi.
Podwzgórze wpływa na wiele różnych chorób, w tym na głód, pragnienie, ból i przyjemność. Odgrywa również rolę w regulacji ciśnienia krwi, tętna i oddychania. Podsumowując, podwzgórze jest jedną z najważniejszych części mózgu w kontrolowaniu homeostazy lub zdolności organizmu do utrzymania normalnej pracy.
Inne obszary w pobliżu układu limbicznego wpływają na niego i na niego wpływają. Kora przedczołowa, część płata czołowego, jest szczególnie ważna w podejmowaniu decyzji i kontroli impulsów i jest jednym z ostatnich obszarów mózgu do pełnego rozwoju. Zwojów podstawy odgrywają rolę w uwagę i powtarzalnych zachowań. Zakręt kolisty, część móżdżku, pomaga w skojarzeniowej pamięci, szczególnie w odniesieniu do emocji. Brzegowa część nakrywkowa i jej szlaki dopaminowe są ściśle związane z doświadczeniem przyjemności.
