Limbički sustav, nazvan po latinskoj riječi limbus za rub, je najnutarnji dio mozga, omotan oko jezgre ventrikula. Ispunjena je cerebrospinalnom tekućinom i raznim nakupinama bijele tvari, koja nema veliku ulogu u spoznaji.
Taj se sustav naziva “stari sustav sisavaca” ili “mozak sisavaca”, u popularnom trojedinstvenom modelu mozga, koji dijeli mozak na tri dijela ovisno o njihovoj lokaciji i funkcijama. Ostali dijelovi su reptilski mozak ili moždano deblo i moždana kora ili neokorteks. Oni su odgovorni za “niže” i “više” ponašanje.
Ne postoji univerzalno prihvaćen popis struktura koje čine limbički sustav. Regije mozga su: limbička kora (sastavljena od cingularne vijuge i parahipokampalne vijuge), hipokampalna formacija (sastavljena od dentatnog vijuga, hipokampusa i subikularnog kompleksa), amigdala, septalno područje i hipotalamus. Oni su općenito odgovorni za kontrolu emocija. Osim toga, u limbičkom sustavu nalaze se bludni girus, mamilarno tijelo, epitalamus, nucleus accumbens (poznati “centar užitka” u mozgu), prednji cingularni korteks i talamus. Svaki od njih igra važnu ulogu u tome da stvari u mozgu teku glatko. Analogne strukture mogu se naći u gotovo svih sisavaca kao što su psi, mačke i miševi, ali ne i u gmazova, koji posjeduju samo moždano deblo.
Limbički sustav je dom emocija, motivacije, regulacije sjećanja, sučelja između emocionalnih stanja i sjećanja na fizičke podražaje, fizioloških autonomnih regulatora, hormona, odgovora “bori se ili bježi”, seksualnog uzbuđenja, cirkadijanskih ritmova i nekih sustava odlučivanja. . To je ono što se “prevari” kada ljudi postanu ovisni o teškim drogama. Budući da se ovisnost događa u “nižem”, “predsvjesnom” dijelu mozga, ne možemo racionalno razmotriti njezine učinke, pa stoga oporavak i izbjegavanje recidiva mogu biti teški. Štakori kojima su dani prekidači spojeni na elektrode koje električno stimuliraju njihovu nucleus accumbens nastavit će pritiskati prekidač isključujući sve ostalo, uključujući hranu ili seks.
Na vrhu limbičkog sustava nalazi se cerebralni korteks, “mozak koji razmišlja”. Talamus djeluje kao veza između njih dvoje. Korteks je evoluirao ovisno o limbičkom sustavu, koji je bio prisutan prije njega. Svaka korisna prilagodba u neokorteksu morala je “igrati lijepo” i djelotvorno djelovati kako bi opravdala vlastito zadržavanje kroz poboljšanje cjelokupne kondicije organizma. Epifiza, poznati dio limbičkog sustava koji se nalazi u epitalamusu, rijedak je primjer vestigalnog moždanog organa, koji je bio mnogo veći i diferenciran u ranijem dijelu naše evolucijske povijesti.