下丘脑位于背侧丘脑的下方，组成第三脑室侧壁的下半和底壁，上方借下丘脑沟与丘脑分界，前端达室间孔，后端与中脑被盖相续，下面最前方是视交叉，视交叉的前上方连接终板，后方有灰结节，向下移行于漏斗，漏斗下端与垂体相接。灰结节后方有一对圆形隆起，称乳头体。

下丘脑是神经内分泌中心，它通过与垂体的密切联系，将神经调节和体液调节融为一体，调节机体的内分泌活动。也是皮质下自主神经活动高级中枢，涉及的功能极为广泛，如能把内脏活动和其他生理活动联系起来，对机体体温、摄食、生殖、水盐平衡和内分泌活动等进行广泛的调节。

下丘脑除通过神经通路接受有关信息外，还可直接通过血液接受有关信息（如体温、血液成分的变化等），能有效地实现其调节功能。下丘脑与边缘系统有密切联系，从而参与情绪行为的调节，如发怒和防御反应等。下丘脑的视交叉上核与人类昼夜节律有关，具有调节机体昼夜节律的功能。