作为神经中枢：下丘脑是内分泌的中枢，下丘脑通过分泌多种促激素释放激素作用于垂体，通过控制垂体的功能来控制其他内分泌腺的活动。具体有：（1）下丘脑内有血糖调节中枢，该中枢通过神经直接作用于胰岛细胞，调节胰岛素和胰高血糖素的分泌；（2）体温调节中枢主要位于下丘脑，人体通过体温调节中枢，调节体温的恒定。作为感受器：下丘脑中有渗透压感受器，可以感受内环境中渗透压的改变，从而调节水分平衡。作为效应器：下丘脑的神经分泌细胞可以合成、分泌抗利尿激素、然后由垂体后叶释放抗利尿激素，调节水分平衡。
