Hipotalamus adalah struktur kecil namun penting yang terletak di dasar otak. Ia mengatur rasa lapar, haus, suhu tubuh, perilaku seksual, dan sistem endokrin melalui kendalinya terhadap kelenjar pituitari.

Kelompok inti di dalam hipotalamus memantau kondisi internal dan memulai respons korektif. Kerusakan pada daerah tertentu dapat menyebabkan makan berlebihan atau penolakan untuk makan, gangguan kontrol suhu, atau perubahan perilaku seksual dan agresif. Hipotalamus menghubungkan sistem saraf dengan sistem endokrin dengan melepaskan hormon yang mengontrol kelenjar pituitari anterior dan dengan memperpanjang akson yang melepaskan hormon langsung ke kelenjar pituitari posterior.

Hipotalamus juga berperan dalam respons stres, siklus tidur-bangun, dan pengaturan ritme sirkadian melalui hubungannya dengan nukleus suprachiasmatik. Karena terletak di persimpangan motivasi, emosi, dan kontrol fisiologis, hipotalamus sangat penting untuk menjaga homeostasis dan dorongan yang membuat organisme tetap hidup dan bereproduksi.

Banyak fungsi pengaturan dasar tubuh melewati wilayah kecil di otak ini.