结构特点与神经内分泌功能
下丘脑的神经元数量不多，但联系复杂而广泛。其中特殊神经元称为神经内分泌细胞，既具有一般神经元的特点，有树突和轴突，神经元之间依靠神经递质进行突触联系和冲动传导；又具有内分泌细胞的特点，能合成激素，分泌释放因子或抑制释放因子，调控垂体的内分泌活动。
这种双重特性决定了下丘脑在神经系统与内分泌系统之间的桥梁作用，也是理解其调控垂体功能的基础。
对腺垂体的调控
下丘脑通过结节漏斗束分泌促激素释放因子和抑制激素释放因子，控制垂体前叶（腺垂体）的内分泌功能。具体包括：促肾上腺皮质释放因子影响垂体嗜碱性细胞分泌促肾上腺皮质激素；促甲状腺释放因子影响垂体嗜碱性细胞分泌促甲状腺激素；促性腺释放因子影响垂体嗜碱性细胞分泌卵泡刺激素和黄体生成素；促生长激素释放因子影响生长激素的分泌；抑制生长激素释放因子则抑制生长激素的释放。
这些释放因子和抑制因子共同精细调节腺垂体的激素分泌，维持机体内分泌稳定。
体温调节
下丘脑前区（含前核）对体温升高敏感，启动散热机制，包括排汗及扩张表皮血管，损毁此区可导致高热。下丘脑后区（含后核）对体温降低敏感，启动产热机制，包括停止发汗，损毁此区可导致变温症，即体温随环境改变。
因此，下丘脑前区病变常表现为中枢性高热，后区病变则表现为体温调节丧失，临床可根据体温异常模式初步定位病变累及区域。
睡眠觉醒与昼夜节律调节
下丘脑在每日睡眠觉醒循环中起重要作用。前区与睡眠中枢相关，后区与觉醒中枢相关。此外，下丘脑通过视交叉上核接受来自视网膜的传入，调节昼夜节律。
下丘脑前区或后区损伤可导致睡眠觉醒障碍，而视交叉上核病变可能引起昼夜节律紊乱，表现为睡眠时相异常。
