Die Funktion des Mittelhirns oder Mesenzephalons besteht darin, das Gehör, die Motorsteuerung, das Sehvermögen, die Erregung und die Temperaturregulation einer Person zu steuern. Darüber hinaus steuert das Mittelhirn auch den Schlaf- und Wachzyklus einer Person.
Das Mittelhirn arbeitet mit Unterstützung des Kleinhirns, der Großhirnrinde und der Substantia nigra. Die Substantia nigra, eine Komponente des Mittelhirns, ist mit den Bahnen des motorischen Systems innerhalb der Basalganglien verbunden. Das Mittelhirn befindet sich in der Nähe des zentralen Teils des Gehirns unterhalb der Großhirnrinde und oberhalb des Hinterhirns. In dieser Region kommen Rückenmark und Gehirn zusammen, um die verschiedenen Funktionen des Mittelhirns zu bilden. Der Tractus rubospinalis, der sich vom Kleinhirn bis zu den unteren Bewegungssensoren im Gehirn erstreckt, löst willkürliche Bewegungen aus.