La faccia ventrale o ipotalamica è l'unica porzione del diencefalo ad affiorare sulla superficie encefalica, e pertanto risulta visibile a occhio nudo senza bisogno di demolire nessun'altra formazione. La faccia ventrale è delimitata posteriormente dal tronco encefalico (e precisamente dai peduncoli cerebrali), anteriormente dal chiasma ottico che la separa dai lobi frontali, e lateralmente dai poli temporali dei due emisferi. In direzione anteroposteriore, si riconoscono nella faccia ventrale tre strutture fondamentali assegnate all'ipotalamo, e cioè il chiasma ottico, il tuber cinereum o "peduncolo ipofisario" e i corpi mammillari.