Podwzgórze to niewielka, ale kluczowa struktura u podstawy mózgu. Reguluje głód, pragnienie, temperaturę ciała, zachowania seksualne i układ hormonalny poprzez kontrolę przysadki mózgowej.

Skupiska jąder w podwzgórzu monitorują stany wewnętrzne i inicjują reakcje korygujące. Uszkodzenie określonych obszarów może prowadzić do drastycznego przejadania się lub odmowy jedzenia, zaburzeń kontroli temperatury ciała lub zmian w zachowaniach seksualnych i agresywnych. Podwzgórze łączy układ nerwowy z układem hormonalnym poprzez uwalnianie hormonów kontrolujących przedni płat przysadki mózgowej oraz poprzez wydłużenie aksonów, które uwalniają hormony bezpośrednio do tylnego płata przysadki mózgowej.

Bierze również udział w reakcji na stres, cyklu snu i czuwania oraz regulacji rytmów dobowych poprzez połączenia z jądrem nadskrzyżowaniowym. Ponieważ podwzgórze znajduje się na skrzyżowaniu motywacji, emocji i kontroli fizjologicznej, odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu homeostazy oraz w popędach, które podtrzymują organizm przy życiu i umożliwiają reprodukcję.

Wiele podstawowych funkcji regulacyjnych organizmu odbywa się przez ten niewielki obszar mózgu.