Ο υποθάλαμος είναι μια μικρή αλλά κρίσιμη δομή στη βάση του εγκεφάλου. Ρυθμίζει την πείνα, τη δίψα, τη θερμοκρασία του σώματος, τη σεξουαλική συμπεριφορά και το ενδοκρινικό σύστημα μέσω του ελέγχου της υπόφυσης.

Συστάδες πυρήνων εντός του υποθαλάμου παρακολουθούν τις εσωτερικές καταστάσεις και ξεκινούν διορθωτικές αντιδράσεις. Η βλάβη σε συγκεκριμένες περιοχές μπορεί να προκαλέσει δραματική υπερκατανάλωση τροφής ή άρνηση φαγητού, διαταραχές στον έλεγχο της θερμοκρασίας ή αλλαγές στη σεξουαλική και επιθετική συμπεριφορά. Ο υποθάλαμος συνδέει το νευρικό σύστημα με το ενδοκρινικό σύστημα απελευθερώνοντας ορμόνες που ελέγχουν την πρόσθια υπόφυση και επεκτείνοντας νευράξονες που απελευθερώνουν ορμόνες απευθείας στην οπίσθια υπόφυση.

Συμμετέχει επίσης στην αντίδραση στο στρες, στον κύκλο ύπνου-αφύπνισης και στη ρύθμιση των κιρκαδικών ρυθμών μέσω των συνδέσεών του με τον υπερχιασματικό πυρήνα. Επειδή βρίσκεται στο σημείο τομής του κινήτρου, του συναισθήματος και του φυσιολογικού ελέγχου, ο υποθάλαμος είναι κεντρικός στη διατήρηση της ομοιόστασης και στις παρορμήσεις που διατηρούν τον οργανισμό ζωντανό και αναπαραγωγικό.

Πολλές από τις πιο βασικές ρυθμιστικές λειτουργίες του σώματος περνούν από αυτή τη μικρή περιοχή του εγκεφάλου.