Fungsi utama hipotalamus adalah untuk menghubungkan sistem endokrin dengan sistem saraf otonom untuk mempertahankan keadaan homeostasis dalam tubuh. Sebuah struktur kecil yang terletak di atas batang otak, hipotalamus memiliki sistem input dan output yang kompleks. Ini memungkinkannya untuk dengan cepat merespons perubahan kondisi dan memastikan tubuh menyesuaikannya. Fungsi dasar seperti siklus tidur, perasaan lapar atau haus, dan pengaturan suhu tubuh adalah di antara banyak tugasnya. Ini juga mengontrol banyak aspek dari sistem reproduksi dan merupakan tempat emosi.
Melalui pelepasan neurohormon khusus, hipotalamus mengontrol kelenjar pituitari, kelenjar utama sistem endokrin. Sinyal kimia ini mengaktifkan berbagai fungsi kelenjar pituitari ketika hipotalamus merasakan hal itu diperlukan. Pada gilirannya, kelenjar pituitari melepaskan hormon lain ke dalam aliran darah. Hormon-hormon ini mengontrol kelenjar endokrin lain dan beragam fungsi metabolisme dalam tubuh. Fungsi hipotalamus dalam mengendalikan rasa lapar dan haus, fungsi seksual dan pertumbuhan dicapai melalui sistem ini.
Meskipun mekanisme kerjanya tidak sepenuhnya dipahami, hipotalamus mengontrol nafsu makan dan mempertahankan berat badan yang stabil. Ia menerima data sensorik termasuk bau, rasa dan kepenuhan perut. Berdasarkan sinyal-sinyal ini, ia memulai perasaan lapar atau kenyang. Fungsi hipotalamus ini dianggap penting untuk memahami keberhasilan atau kegagalan program penurunan berat badan. Disfungsi pada sumbu hipotalamus-hipofisis-adrenal mungkin berperan dalam beberapa gangguan makan.
Sementara hipotalamus mengirimkan sinyal kimia ke sistem endokrin, ia mengirimkan sinyal saraf ke sistem saraf otonom. Melalui hubungannya dengan sistem saraf otonom, hipotalamus mengontrol denyut nadi, tekanan darah, pernapasan dan pencernaan. Ini mengumpulkan data sensorik dari organ internal, kulit, mata, pembuluh darah dan di tempat lain. Hipotalamus menafsirkan semua informasi ini secara terus menerus, mengirimkan sinyal saraf yang mengaktifkan sistem simpatis dan parasimpatis dari sistem saraf otonom sesuai kebutuhan. Tujuan utamanya adalah untuk mempertahankan keadaan homeostasis dalam tubuh.
Cedera, infeksi, kelainan genetik, dan kondisi lain dapat mengubah fungsi hipotalamus. Hal ini dapat menyebabkan berbagai disfungsi dalam sistem rumit yang mengendalikan kelenjar endokrin dan sistem saraf otonom. Pada anak-anak, disfungsi dapat menyebabkan pertumbuhan yang berlebihan atau terganggu, dan pubertas yang terlalu dini atau terlambat. Kelenjar tiroid atau adrenal mungkin terlalu aktif atau kurang aktif, mempengaruhi banyak proses metabolisme. Gangguan makan, dan rasa haus atau buang air kecil yang berlebihan mungkin terjadi.
Masalah fisik emosional dan terkait mungkin terwujud jika hipotalamus terganggu. Ketidakmampuan untuk secara akurat menafsirkan dan menanggapi masukan sensorik dapat mengakibatkan depresi, gangguan tidur, atau hiperaktif. Karena hipotalamus berperan dalam emosi dan perilaku serta sistem saraf otonom, hilangnya fungsi dapat mengubah cara seseorang merespons stres. Dipercaya bahwa fungsi sistem kekebalan juga terhubung ke hipotalamus. Akibatnya, kerusakan struktur ini dapat mengakibatkan respon imun yang salah.