Płat limbiczny, zwany także układem limbicznym lub mózgiem paleossaczym, to złożony zestaw struktur w mózgu. System ten, występujący u wszystkich ssaków, jest ewolucyjnie starszy niż kora mózgowa, ale znacznie młodszy niż pień mózgu. U ludzi pamięć, uczenie się, emocje i percepcja sensoryczna są wspierane przez struktury w tej części mózgu.
Układ limbiczny jest ważny dla przetrwania wszystkich ssaków. Z tych systemów wywodzi się zdolność ssaków do zachowań afektywnych. Skłania to ssaki do powtarzania czynności, które przynoszą przyjemny rezultat i zaprzestania czynności, które przynoszą nieprzyjemny skutek. Dzięki lepszemu zrozumieniu przyczyny i skutku ssaki mogą się szybko uczyć. Dolegliwość, która skłania rodziców ssaków do opieki nad młodymi, również pochodzi z płata limbicznego.
U ludzi płat limbiczny znajduje się na zewnątrz pnia mózgu i pod korą mózgową. Umieszczenie go pomiędzy tymi dwoma sekcjami jest reprezentatywne dla jego ewolucyjnej historii, która rozwinęła się po prymitywnym pniu mózgu gadów i przed bardziej nowoczesnym mózgiem naczelnych. Przecięcie mózgu na pół przyśrodkowo odsłoni przekrój płata limbicznego, który jest znacznie cieńszy i bardziej uproszczony niż kora mózgowa i zawiera znacznie więcej fałd niż pień mózgu.
Płat limbiczny składa się z wielu systemów wspierających pamięć, uczenie się, emocje i percepcję. Chociaż systemy te angażują bardziej świadome myślenie niż automatyczne odruchy kontrolowane przez pień mózgu, są one mniej kontrolowane niż wyższe umiejętności myślenia wspierane przez korę mózgową. Płat limbiczny składa się z wielu małych struktur, w tym wzgórza, podwzgórza, ciała migdałowatego i hipokampu.
Wzgórze, które znajduje się w przodomózgowiu, jest miejscem, w którym prawie wszystkie dane sensoryczne docierają do mózgu. System ten jest znany jako stacja przekaźnikowa, ponieważ po zebraniu informacji z oczu, nosa, uszu i języka neurony w tym systemie wysyłają informacje do innych części mózgu, gdzie można je przyswoić i wykorzystać. Podwzgórze, znajdujące się poniżej wzgórza, bierze udział w przetwarzaniu emocji, głodu, pragnienia i kontroli autonomicznego układu nerwowego.
Znajdujące się obok wzgórza neurony ciała migdałowatego wspierają pamięć, strach i emocje. To stosunkowo duża część mózgu. Hipokamp znajdujący się za ciałem migdałowatym wspomaga pamięć i uczenie się. System ten jest szczególnie zaangażowany w przywoływanie relacji przestrzennych i przekształcanie pamięci krótkotrwałej w pamięć długotrwałą.