Гіпоталамус регулює функції автономної нервової системи та ендокринної системи, необхідні підтримки гомеостазу, крім автоматичних дихальних рухів, ритму серця і кров'яного тиску.
У гіпоталамусі виробляються ліберини та статини гормони, які відповідно стимулюють та інгібують вироблення гормонів гіпофіза. також в гіпоталамусі виробляється окситоцин – гормон, що стимулює скорочення матки та проток молочних залоз та антидіуретичний гормон, що регулює баланс рідини.
Гіпофіз керує роботою більшості ендокринних залоз, тому іноді його називають головною залозою. В свою чергу, гіпофіз контролюється гіпоталамусом, областю головного мозку, розташованої безпосередньо над гіпофізом.