Hipotalamus menghasilkan banyak hormon, yang merupakan senyawa kimia penting dalam mengatur lingkungan internal tubuh. Mereka jatuh ke dalam tiga kelas besar. Kelas pertama merangsang organ tubuh lain untuk memproduksi hormon. Menghambat produksi hormon lain adalah fungsi dari kelas kedua. Sistem yang berbeda dalam tubuh secara langsung dipengaruhi oleh kelas ketiga dari hormon hipotalamus.
Salah satu kelas hormon hipotalamus adalah hormon pelepas, yang bekerja dengan merangsang produksi hormon lain. Misalnya, hipotalamus mengeluarkan hormon pelepas tirotropin (TRH), yang merangsang kelenjar hipofisis untuk menghasilkan hormon perangsang tiroid (TSH). TSH menyebabkan tiroid untuk membuat hormon tiroid. Tingginya kadar hormon tiroid dalam darah menurunkan produksi TRH hipotalamus, sehingga membentuk loop umpan balik penghambatan. Menetapkan beberapa tingkat kontrol untuk produksi hormon membantu memastikan bahwa tubuh mempertahankan lingkungan internal yang stabil.
Hipotalamus menghasilkan sejumlah hormon pelepas lainnya. Gonadotropin-releasing hormone (GnRH) merangsang kelenjar pituitari untuk membuat follicle stimulating hormone (FSH) dan luteinizing hormone (LH), yang keduanya penting untuk mengatur sistem reproduksi. Jumlah hormon pertumbuhan (GH) yang diproduksi oleh hipofisis dapat ditingkatkan oleh hormon pelepas hormon pertumbuhan (GHRH). Demikian pula, hormon pelepas kortikotropin (CRH) merangsang produksi hormon adrenokortikotropik (ACTH) dari kelenjar pituitari, yang penting untuk pengaturan keluaran hormon kelenjar adrenal.
Hormon hipotalamus juga dapat bersifat penghambatan. Dopamin dianggap penghambatan karena menurunkan produksi prolaktin (Prl) oleh hipofisis. Prolaktin adalah hormon yang penting dalam mengatur siklus menstruasi dan produksi ASI pada wanita, dan juga berkontribusi untuk mempertahankan fungsi seksual umum pada pria. Hormon penghambat hipotalamus lainnya adalah somatostatin, juga dikenal sebagai hormon penghambat pertumbuhan (GHIH).
Beberapa hormon hipotalamus memiliki efek yang lebih langsung. Salah satu contohnya adalah vasopresin, juga dikenal sebagai hormon antidiuretik (ADH). Hormon ini menyebabkan ginjal meningkatkan retensi cairan, dan penting dalam menjaga kadar elektrolit yang benar seperti natrium dan kalium dalam darah. Oksitosin, hormon hipotalamus lain dengan efek langsung pada tubuh, penting untuk merangsang kontraksi rahim selama persalinan dan memungkinkan ASI dikeluarkan dari payudara ibu ke bayi yang menyusu. Beberapa orang menyebut hormon ini sebagai hormon “cinta” karena tingkat tinggi juga dilaporkan pada pasien yang memiliki hubungan emosional yang kuat dengan pasangan.