下丘脑是位于大脑底部的一个虽小但至关重要的结构。它通过控制垂体来调节饥饿、口渴、体温、性行为和内分泌系统。

下丘脑内的神经核团负责监测内部状态并启动纠正反应。特定区域的损伤会导致严重的暴食或拒食、体温调节紊乱，以及性行为和攻击行为的改变。下丘脑通过释放控制垂体前叶的激素以及延伸出直接向垂体后叶释放激素的轴突，将神经系统与内分泌系统连接起来。

它还通过与视交叉上核的连接参与应激反应、睡眠-觉醒周期和昼夜节律的调节。由于下丘脑位于动机、情绪和生理控制的交汇点，因此它对于维持体内平衡以及维持机体生存和繁殖的驱动力至关重要。

人体许多最基本的调节功能都通过大脑的这个小区域进行。