Riadi takmer všetky vegetatívne funkcie ľudského organizmu. Jeho činnosť spočíva hlavne v zlaďovaní jednotlivých vnútorných orgánov do komplexnej odpovede. Napríklad pripravuje všetky orgánové sústavy na zvýšenú fyzickú alebo psychickú záťaž.
V hypotalame sa tvoria hormóny vazopresín (antidiuretický hormón, ADH) a oxytocín, ktoré sú po neurosekrečných dráhach dopravované do neurohypofýzy, z ktorej sú potom uvoľňované podľa potreby do krvi. Ďalej uvoľňuje súbor látok nazývaný hypotalamické uvoľňovacie faktory (liberíny a statíny), ktoré riadia činnosť adenohypofýzy.
Okrem iného riadi hypotalamus pocity hladu, smädu, reguluje telesnú teplotu, podieľa sa na kontrole emócií a sexuálnej aktivite.
