Hipotalamus, beynin tabanında yer alan küçük ama hayati öneme sahip bir yapıdır. Hipofiz bezini kontrol ederek açlık, susuzluk, vücut sıcaklığı, cinsel davranış ve endokrin sistemini düzenler.

Hipotalamus içindeki çekirdek kümeleri içsel durumları izler ve düzeltici tepkiler başlatır. Belirli bölgelerdeki hasar, aşırı yeme veya yemek yemeyi reddetme, vücut ısısı kontrolünde bozulmalar veya cinsel ve saldırgan davranışlarda değişikliklere yol açabilir. Hipotalamus, ön hipofizi kontrol eden hormonları salgılayarak ve hormonları doğrudan arka hipofize salgılayan aksonları uzatarak sinir sistemini endokrin sisteme bağlar.

Hipotalamus ayrıca suprachiasmatik çekirdekle olan bağlantıları aracılığıyla stres tepkisine, uyku-uyanıklık döngüsüne ve sirkadiyen ritimlerin düzenlenmesine de katılır. Motivasyon, duygu ve fizyolojik kontrolün kesişme noktasında yer aldığı için, hipotalamus homeostazın korunmasında ve organizmanın hayatta kalmasını ve üremesini sağlayan dürtülerde merkezi bir öneme sahiptir.

Vücudun en temel düzenleyici işlevlerinin çoğu beynin bu küçük bölgesinden geçer.