Hypotalamus är en liten men viktig struktur vid hjärnans bas. Den reglerar hunger, törst, kroppstemperatur, sexuellt beteende och det endokrina systemet genom sin kontroll över hypofysen.

Kluster av kärnor i hypotalamus övervakar interna tillstånd och initierar korrigerande reaktioner. Skador på specifika regioner kan orsaka dramatisk överätning eller vägran att äta, störningar i temperaturkontrollen eller förändringar i sexuellt och aggressivt beteende. Hypotalamus kopplar nervsystemet till det endokrina systemet genom att frigöra hormoner som kontrollerar den främre hypofysen och genom att sträcka ut axoner som frisätter hormoner direkt till den bakre hypofysen.

Den deltar också i stressresponsen, sömn-vakenhetscykeln och regleringen av dygnsrytmen genom sina kopplingar till den suprakiasmatiska kärnan. Eftersom den sitter i skärningspunkten mellan motivation, känslor och fysiologisk kontroll, är hypotalamus central för upprätthållandet av homeostas och för de drivkrafter som håller organismen vid liv och reproducerar sig.

Många av kroppens mest grundläggande reglerande funktioner passerar genom denna lilla region i hjärnan.