垂体分为腺垂体和神经垂体，两者的结构和功能都与下丘脑有密切关系，具体如下：

• 下丘脑-腺垂体：下丘脑和腺垂体之间并没有直接的神经结构联系，但存在独特的血管网络，即垂体门脉系统，不需要经过体循环，经局部血流即可直接实现下丘脑和腺垂体之间的双向沟通。下丘脑的内侧基底部有较多小细胞神经元，它们发出的轴突与垂体门脉中的初级毛细血管丛接触，其分泌物直接释放到垂体门脉系统中，作用于腺垂体。

• 下丘脑-神经垂体：神经垂体是下丘脑的延伸结构，下丘脑视上核和室旁核有神经纤维下行到神经垂体，构成下丘脑-垂体束，所合成的血管升压素和缩宫素沿神经轴突运输到神经垂体贮存，当神经元兴奋，神经冲动传来时便由神经垂体释放入血。

下丘脑激素可调节腺垂体激素的释放，腺垂体激素调节靶腺的分泌，包括肾上腺、甲状腺、性腺等，从上到下，一环控制一环。但是另外一方面，靶腺激素对下丘脑、垂体也起着反向调节作用，下丘脑、垂体、靶腺之间存在着相互依赖、相互制约的关系。