Het limbisch systeem is een geheel van onderling verbonden structuren in de hersenen die een centrale rol spelen bij emotie, motivatie en geheugen. Het omvat de amygdala, de hippocampus, de hypothalamus en verschillende verwante corticale en subcorticale gebieden.

De amygdala beoordeelt de emotionele betekenis van stimuli, met name die gerelateerd aan angst en agressie, en helpt bij de vorming van emotionele herinneringen. De hippocampus is essentieel voor de vorming van nieuwe declaratieve herinneringen en voor ruimtelijke oriëntatie. De hypothalamus koppelt emotionele en motivationele toestanden aan fysiologische reacties en aan het endocriene systeem. De cingulate cortex en andere hersengebieden dragen bij aan de subjectieve beleving van emotie en aan de regulatie van emotioneel gedrag.

Het concept van een verenigd limbisch systeem is in de loop der tijd verfijnd; de structuren zijn sterk met elkaar verbonden met de rest van de hersenen en spelen een rol in veel functies die verder gaan dan emotie. Desondanks blijft de indeling nuttig voor het beschrijven van de circuits die gebeurtenissen hun emotionele betekenis geven en die ervoor zorgen dat ervaringen uit het verleden hun huidige gevoelens en handelingen sturen.

Wanneer een herinnering een emotionele lading heeft of een prikkel een snelle motivationele reactie teweegbrengt, is het limbisch systeem hierbij sterk betrokken.