De limbiske strukturene omfatter hovedsakelig kjerner, baner og barkområder i den delen av cerebrum som omgir talamus og hypothalamus. En viktig kjerne er amygdala, som ligger i spissen av temporallappene. En annen viktig del er hippocampusformasjonen som strekker seg fra amygdala bakover i temporallappen under talamus på hver side. Forenklet kan det sies av denne har betydning for hukommelse, mens amygdala synes å være spesielt viktig for følelsene som er knyttet til det vi husker. Samvirket mellom disse to strukturene avgjør altså hva slags følelser vi minnes en opplevelse med. Følelsesladde minner er knyttet til bestemte adferdsmønstre og til endring av autonom nerveaktivitet. Amygdala og andre limbiske strukturer er viktige for følelsesmessige reaksjoner. Flere psykiske lidelser kan knyttes til endret funksjon av de limbiske strukturer.