(del griego ὑπό, ÿpó: ‘debajo de’, y θάλαμος, thálamos: ‘cámara nupcial, dormitorio’) es una glándula endocrina que forma parte del diencéfalo, y se sitúa por debajo del tálamo.

Forma el suelo del tálamo, donde se localiza la hipófisis.

Controla las funciones viscerales autónomas e impulsos sexuales y constituye el centro del apetito, de la sed y del sueño.

Libera al menos nueve hormonas que actúan como inhibidoras o estimulantes en la secreción de otras hormonas en la adenohipófisis, por lo que se puede decir que trabaja en conjunto con ésta.

Suele considerarse el centro integrador del sistema nervioso vegetativo (o sistema nervioso autónomo), dentro del sistema nervioso periférico. También se encarga de realizar funciones de integración somato-vegetativa.

En conjunto con la hipófisis, realiza la homeostasis del organismo, por medio de un sistema de retroalimentación negativa.

Por la parte de delante, la lámina terminal (también denominada lámina supraóptica).

Por detrás, por un plano frontal que pasa por detrás de los tubérculos mamilares del fórnix (también denominado trígono).

Lateralmente, por la cápsula interna de cada lado.

Su piso o límite inferior está compuesto por el quiasma óptico, el tallo hipofisario, los tubérculos mamilares y las cintillas ópticas.

El hipotálamo se encarga de regular las propiedades del medio interno, como la concentración de sales o la temperatura. El hipotálamo funciona de forma parecida al termostato de una casa. Cuando la temperatura de la casa es menor que aquella a la cual hemos ajustado el termostato, este pone en marcha la calefacción hasta que la temperatura es igual a la deseada. Si la temperatura de la casa es mayor del punto de ajuste, detiene la calefacción para que la temperatura baje. El hipotálamo mide la temperatura en el propio hipotálamo, en cierta región del hipotálamo existen neuronas que son sensibles a la temperatura. Además el hipotálamo recibe información de la temperatura en otros lugares del cuerpo, sobre todo de la temperatura de la piel, y esta información le llega procedente de fibras nerviosas sensoriales sensibles a la temperatura. El hipotálamo compara la temperatura en el hipotálamo y en la piel con el valor de referencia de 37ºC, si la temperatura corporal es mayor de 37ºC pone en marcha mecanismos para que disminuya, si es menor de 37ºC hace que ascienda. Cuando existe una discrepancia entre la temperatura central, en el hipotálamo, y la temperatura en la piel, por ejemplo si la temperatura en el hipotálamo es mayor de 37ºC y en la piel es menor de 37ºC, toma preferencia la temperatura central.

Si pensamos un poco, esta regulación información doble tiene mucho sentido fisiológico. La información cutánea permite al hipotálamo anticiparse a los cambios. Si la temperatura cutánea es baja, quiere decirse que estamos en un ambiente frío, y que conviene conservar el calor, así que el hipotálamo pone en marcha los mecanismos correspondientes antes de que la temperatura en el interior del organismo empiece a cambiar. Por otro lado el cerebro se daña fácilmente con los cambios de temperatura, por lo que si la temperatura en el hipotálamo empieza a aumentar, se ponen en marcha inmediatamente mecanismos para bajarla, no importa cuál sea la temperatura de la piel.