El nervio se encarga de dar inervación a los músculos extrínsecos del ojo.El nervio oculomotor tiene dos núcleos motores: El núcleo oculomotor principal se ubica en la parte anterior de la sustancia gris que rodea al acueducto cerebral del mesencéfalo, se ubica a nivel del colículo superior.El núcleo consiste en grupos de células nerviosas que inervan todos los músculos extrínsecos del ojo excepto el oblicuo superior y el recto lateral.También recibe fibras desde el fascículo longitudinal medial, por el cual está conectado con los núcleos de los nervios craneanos cuarto, sexto y octavo.Los axones de las células nerviosas, que son preganglionares, acompañan a otras fibras oculomotoras hasta la órbita.
