El núcleo ventral anterior y ventral lateral del tálamo juegan un rol importante en el procesamiento de la información motora, dado que reciben aferencias del cuerpo estriado(VA) y del cerebelo (VL), y proyectan respectivamente a la corteza premotora y a la corteza motora primaria.

El núcleo ventral pósterolateral y núcleo ventral posteromedial participan en el procesamiento de la información exteroceptiva y propioceptiva proveniente del territorio medular lemnisco medial y haz espinotalámico]] y del territorio cefálico lemnisco trigeminal.