Le thalamus est composé de groupes nucléaires, pouvant eux-mêmes être subdivisés en plusieurs noyaux distincts. Différentes sous-parties ont été distinguées avec l’évolution des techniques d’anatomie macro- et microscopique. Ceci explique la coexistence de plusieurs nomenclatures listant les différents noyaux du thalamus.
Sont décrits ici les groupes nucléaires et noyaux les plus communément admis. La localisation de ceux-ci sur les coupes et les schémas est extrapolée à partir des sources référencées.
Deux lames de substance blanche traversent le thalamus :