Las funciones del hipotálamo incluyen la secreción de neurohormonas, a menudo denominadas hormonas liberadoras de hipotálamo, como hormonas liberadoras de crecimiento y hormonas dopaminérgicas. Estas hormonas de liberación hipotalámica estimulan o inhiben la secreción de hormonas hipofisarias.
El hipotálamo desempeña un papel en el mantenimiento de la homeostasis en el cuerpo, al regular cosas como el equilibrio del pH, el control de la temperatura, la presión arterial y la respiración. El hipotálamo también participa en el control de la función autónoma, el control de la función endocrina y el control de la función motora. Controla el hambre y la sed, y la ingesta de alimentos y agua. También regula la fatiga y los ciclos de sueño y vigilia, así como el control de los comportamientos defensivos.
El hipotálamo es una parte del cerebro que conecta el sistema nervioso con el sistema endocrino a través de la glándula pituitaria. También está conectado a algunas partes del sistema nervioso central, como el tronco cerebral. Forma parte del sistema límbico y se enlaza con estructuras límbicas como la amígdala y el tabique. También está conectado con áreas del sistema nervioso autónomo.
El hipotálamo contiene muchos núcleos pequeños y tractos de fibra. Los dos núcleos principales son los núcleos supraópticos y paraventriculares. Las células en estos dos núcleos secretan las hormonas vasopresina, oxitocina, hormona antidiurética y hormona liberadora de corticotropina.