Keskiaivoilla on monia toimintoja, mukaan lukien kehon lämpötilan säätö, moottorin ohjaus ja unisyklit. Lisäksi keskiaivot vaikuttavat kuuloon, näköön ja kiihottumiseen. Tämä elintärkeä alue on vastuussa kaikkien aistitietoon liittyvien vastausten valvonnasta ja kehon toimien vastaamisesta näihin vastauksiin. Esimerkiksi jos käsi kokee terävää kipua, keskiaivot kertovat aivoille, että käden on vedettävä taaksepäin.
Keskiaivojen alue on osa keskushermostoa. Se sijaitsee lähellä aivojen keskustaa, aivokuoren alla ja taka -aivojen alueen päällä. Tämä alue yhdistää selkäytimen ja aivot yhteen, ja sitä kutsutaan yleisesti osaksi aivorunkoa pääasiassa sijaintinsa vuoksi.
Keskiaivojen toiminnot saavutetaan aivokuoren, pikkuaivojen ja substantia nigran kautta. Syöte kerätään ympäristöstä ja lähetetään aivokuoreen. Materia nigra käyttää aivokuoren lähettämää panosta vapaaehtoisten liikkeiden ja mielialan säätelyyn. Polku, jota kutsutaan rubrospinaaliseksi kanavaksi, kulkee pikkuaivoista aivojen alempiin moottorikeskuksiin ja lähettää syötteen vapaaehtoisten liikesignaalien reittinä.
Keskiaivojen toimintojen vuoksi se luokitellaan aivojen kehittyneimmäksi alueeksi. Keskiaivot itse, joka tunnetaan myös nimellä mesencephalon, on jaettu osiin. Muodostamalla keskiaivojen selkäpeitteen, tectum säätelee kuulo- ja visuaalisia ärsykkeitä ja vasteita. Alaosa, nimeltään tegmentum, käsittelee moottorin hallintaa, tietoisuutta ja autonomisia vasteita. Toinen osa, joka on myös osa basaaliganglioita, on substantia nigra, joka ohjaa ja säätelee dopamiinin tuotantoa sekä basaalisten ganglionien tuloa ja ulostuloa.
Tectumissa on neljä osastoa, jotka tunnetaan nimellä corpora quadrigemina. Näitä alueita kutsutaan colliculiksi ja ne ovat pääosastoja, jotka ohjaavat aistitietoa. Kaksi huonompaa colliculia käsittelee kuulotietoja ja sijaitsevat ylemmän colliculin alla. Kaksi ylivertaista colliculia käsittelevät visuaalista tietoa, ja ne löytyvät talamuksen alta. Yhdessä nämä neljä osastoa tarjoavat keskiaivojen kollektiivisia toimintoja.
Tegmentum sisältää aivoveden ja substantia nigran, ja siinä on tärkeä osa, jota kutsutaan punaiseksi ytimeksi. Tämä erityinen osa säätelee sekä yksinkertaisten että monimutkaisten liikkeiden koordinointia. Tällä alueella oleva okulomotorinen hermo on vastuussa silmien liikkeistä ja pupillien supistumisesta.