Hypotalamus je malá, ale klíčová struktura v mozkové bázi. Reguluje hlad, žízeň, tělesnou teplotu, sexuální chování a endokrinní systém prostřednictvím kontroly hypofýzy.

Shluky jader v hypotalamu monitorují vnitřní stavy a iniciují nápravné reakce. Poškození specifických oblastí může vést k dramatickému přejídání nebo odmítání jídla, narušení regulace teploty nebo ke změnám v sexuálním a agresivním chování. Hypotalamus propojuje nervový systém s endokrinním systémem uvolňováním hormonů, které ovládají přední hypofýzu, a prodlužováním axonů, které uvolňují hormony přímo do zadní hypofýzy.

Podílí se také na stresové reakci, cyklu spánku a bdění a regulaci cirkadiánních rytmů prostřednictvím svého spojení se suprachiasmatickým jádrem. Protože se nachází na křižovatce motivace, emocí a fyziologické kontroly, je hypotalamus ústředním bodem pro udržování homeostázy a pro pudy, které udržují organismus při životě a reprodukci.

Mnoho nejzákladnějších regulačních funkcí těla prochází touto malou oblastí mozku.