Hipotalamusun işlevleri arasında, genellikle serbest bırakan hormonlar ve dopamin hormonları gibi hipotalamik salgılayan hormonlar olarak adlandırılan nörohormonların salgılanması bulunur. Bu hipotalamik salgılayan hormonlar, hipofiz hormonlarının salgılanmasını uyarır veya inhibe eder.
Hipotalamus, vücutta homeostazın korunmasında, pH dengesi, sıcaklık kontrolü, kan basıncı ve solunum gibi şeyleri düzenleyen bir rol oynar. Hipotalamus aynı zamanda otonom fonksiyon kontrolü, endokrin fonksiyon kontrolü ve motor fonksiyon kontrolü ile de ilgilidir. Açlığı ve susuzluğu, yiyecek ve su alımını kontrol eder. Ayrıca, savunma davranışlarını kontrol etmenin yanı sıra yorgunluk, uyku ve uyanıklık döngülerini de düzenler.
Hipotalamus, sinir sistemini, hipofiz bezi yoluyla endokrin sisteme bağlayan beynin bir parçasıdır. Aynı zamanda, beyin sapı gibi merkezi sinir sisteminin bazı kısımlarına bağlanır. Limbik sistemin bir parçasını oluşturur ve amigdale ve septum gibi limbik yapılara bağlanır. Aynı zamanda özerk sinir sisteminin alanları ile de bağlantılıdır.
Hipotalamus birçok küçük çekirdek ve lif izleri içerir. İki ana çekirdek, supraoptik ve paraventriküler çekirdeklerdir. Bu iki çekirdekteki hücreler vasopressin, oksitosin, antidiüretik hormon ve kortikotrofin salgılayan hormonları salgılar.
