Ab der 5. Woche (Stadium 14) entwickeln sich im Bereiche des Prosencephalons zwei seitliche Aussackungen, die Grosshirnbläschen (künftige Hemisphären). Demgegenüber entsteht das Diencephalon aus dem caudalen Bereich des Prosencephalons. Das Diencephalon bleibt unpaar und stellt den Übergangsbereich zwischen Telencephalon und Mesencephalon dar. Über die Foramina interventricularia (Foramina Monroi) stehen die Hohlräume des Telencephalons in Verbindung mit dem Hohlraum des Diencephalons. Durch ihre massive Grössenzunahme umwachsen die Hemisphärenbläschen bis zum Ende der Embryonalperiode das Diencephalon weitgehend. In diesem Stadium kommt es zu Verklebungen der Hemisphärenbläschen mit dem Diencephalon, so dass sie eine anatomische Einheit bilden.

Rostral endet das Diencephalon auf Höhe einer Querebene durch Chiasma opticum und Foramina interventricularia (Lamina terminalis), während es sich caudalwärts bis hinter Epiphyse und Corpora mammillaria ausdehnt.

Die Seitenwände des Diencephalons erfahren eine ganz besondere Umgestaltung, an welcher sich die Deckplatte, die Flügelplatten und die Bodenplatte beteiligen.
Wie bereits erwähnt fehlen die Grundplatten weitestgehend, da sie gleichzeitig mit dem Sulcus limitans am Übergang zum III. Ventrikel enden (laut gewissen Autoren sollen sich diese Strukturen dennoch weiter nach rostral ausdehnen). Von der Einmündung des Aquäductus mesencephali bis zum Foramen interventriculare zeichnet sich jedoch beiderseits ein Sulcus hypothalamicus in der Seitenwand des Diencephalons ab.