Hypothalamus forbinder nervesystemet til det endokrine system gjennom syntese og sekresjon av nevrohormoner (såkalte ) som behøves til kontroll av sekresjonen av hormoner fra adenohypofysen (hypofysens forlapp) — blant dem gonadotropinfrigjørende hormon (GnRH). Nevronene som utskiller GnRH er knyttet til det limbiske system, som er primært involvert i kontrollen av følelser og seksuell adferd. Hypothalamus regulerer også kroppstemperatur, appetitt, tørste og sirkadiske sykler. Siden hypothalamus tar seg av mange av de automatiske prosessene i kroppen omtales den som «kroppens autopilot». Stamceller i hypothalamus frigjør dessuten mikro-RNA, som regulerer uttrykket av aldersrelaterte gener. Disse stamcellene forsvinner gradvis med alderen og kan påvises gjennom markørproteinene Sox2 og Bmi-1. Mengden av disse proteinene avtar med økende alder.