脑垂体和下丘脑相当于上下级关系，下丘脑是脑垂体的上级调节器官，可以分泌多种激素作用于垂体，促进垂体分泌相应的激素。
脑垂体位于丘脑下部的腹侧，为一卵圆形小体，由腺垂体和神经垂体组成，是身体内最复杂的内分泌腺。下丘脑是人体的神经-内分泌高级调节中枢和转换站，在维持人体内环境稳定和神经-内分泌功能方面起着十分重要的作用。
下丘脑与神经垂体有神经联系，下丘脑发出的神经纤维可以直接进入垂体，下丘脑分泌的抗利尿激素和催产素通过神经纤维运输到脑垂体，可在机体需要时释放调节机体的激素。
下丘脑与腺垂体有神经-血管联系，下丘脑的正中隆起下端与垂体柄相连，关系最为密切，是下丘脑对垂体功能进行调节的重要部位，也是各种促垂体激素必经的共同通道。促垂体激素在此处释放入血，沿门脉血管到达腺垂体，兴奋或者抑制腺垂体激素的分泌。
通过激素水平的调节，可以控制人体的生长、乳腺的分泌、糖激素的分泌、黑色素的分泌、生殖器生长和甲状腺素分泌。