Utgör den ventrala/nedre/undre, mindre, delen av mellanhjärnan (diencephalon). Till hypothalamus räknas även hypofysstjälken och hypofysens baklob.
I hypothalamus ligger ett stort antal kärnor och områden av fundamental betydelse för individens och släktets överlevnad. Det handlar om centra för hunger, törst, mättnad, lust, olust, hormonkontroll, dygnsrytm, parningsbeteende, energiomsättning, kroppstemperatur m.m. Hit räknas följande kärnområden av vilka de fetstilsmarkerade hör till de mer omtalade:
Area hypothalamica lateralis
Nucleus anterior hypothalami
Nucleus arcuatus hypothalami
Nucleus dorsomedialis hypothalami
Nucleus mammillaris lateralis
Nucleus mammillaris medialis
Nucleus paraventricularis hypothalami
Nucleus perifornicalis
Nucleus posterior hypothalami
Nucleus premammillaris dorsalis
Nucleus premammillaris ventralis
Nucleus preopticus lateralis
Nucleus preopticus medialis
Nucleus preopticus medianus
Nucleus preopticus periventricularis
Nucleus suprachiasmaticus
Nucleus supramammillaris
Nucleus supraopticus
Nucleus tuberomamillaris
Nucleus ventromedialis hypothalami
Det är hypothalamus som svarar för att upprätthålla den rätta balansen i den inre kroppsmiljön; d.v.s. att homeostasen upprätthålls. Detta är en förutsättning för att livsprocesserna skall fungera normalt.
Enligt vissa uppfattningar är hypothalamus storhjärnans viktigaste del om man ser till upprätthållandet av de basala livsprocesserna. Sådana strukturer som hjärnbarken och de telencephala kärnorna kan då betraktas som understöd till hypothalamus.