L'hypothalamus est situé à la base du thalamus. On y trouve deux types de structures. En premier lieu, il contient une série de groupes de neurones (noyaux) qui sécrètent des hormones ou qui contrôlent l'hypophyse et par là, les principales glandes endocrines. Il sert de lien entre le système nerveux et le système endocrinien. Aussi, on l'appelle parfois le « cerveau endocrinien ». En second lieu, il contient toute une série de centres intervenant dans les besoins fondamentaux : centre de la faim, centre de la soif, centre de la satiété, centre thermorégulateur, centre de contrôle du système cardiovasculaire. L'hypothalamus permet normalement l'adaptation du corps à son environnement. Il fonctionne de manière autonome mais son fonctionnement peut être profondément modifié par le cortex limbique.