Tractul spinotalamic conduce senzațiile de durere, temperatură, mâncărime și atingere din diferite părți ale corpului către talamus. Există două părți ale tractului spinotalamic; tractul lateral si tractul anterior. Tractul lateral conduce senzațiile către creier și creează senzații de durere și temperatură, iar impulsurile tracturilor anterioare sunt interpretate ca presiune și atingere.
Când o senzație, cum ar fi durerea sau temperatura, este condusă prin tractul spinotalamic, aceasta ajunge în talamus și creează un impuls de a acționa. Aceasta este ceea ce se numește senzație afectivă. De exemplu, dacă ești înțepat de un ac de pe vârful degetului, senzația este condusă în sus prin tractul spinotalamic și în creier, iar creierul tău trimite semnalul de a se retrage din sursa durerii pentru a o reduce. Dacă ai o mâncărime, creierul trimite impulsul să te zgârie.
O cale tipică a unui impuls condus prin tractul spinotamal începe în piele, adesea în extremități, cum ar fi mâinile sau picioarele. De exemplu, dacă sunteți înțepat de un ac, un neuron, cunoscut sub numele de neuron pseudounipolar, conectează pielea și partea dorsală a măduvei spinării. Impulsul care vine de la piele trece prin acesti neuroni pseudounipolari, iar apoi ajunge la un neuron secundar, cunoscut sub numele de celula tractului. Aceste celule ale tractului se încrucișează sau se decupează în partea anterolaterală sau frontală a măduvei spinării. Din celulele tractului, tractul spinotalamic transportă impulsul în sus, măduva spinării până la trunchiul cerebral și la talamus, care conține neuroni de ordinul trei care transportă impulsul în mai multe zone ale creierului.
Din punct de vedere clinic, tractul spinotalamic poate fi implicat în leziuni ale măduvei spinării. Deoarece decusează la nivelul coloanei vertebrale, creează răspunsuri diferite față de unele dintre celelalte căi nervoase, care decuză în creier. De exemplu, dacă există o leziune a tractului spinotalamic, aceasta poate crea țesut deteriorat numit leziune. Dacă leziunea este pe o parte a coloanei vertebrale, va exista pierderea senzațiilor atât de presiune, cât și de atingere sub leziunea de pe acea parte. Deoarece calea tractului spinotalamic se decupează pe coloana vertebrală și urcă pe partea opusă a măduvei spinării, rezultă durere sub leziune, dar pe partea opusă a corpului, ceea ce este cunoscut sub numele de pierdere senzorială disociată.