又稱丘腦下部。位于大腦腹面、丘腦的下方，是調節內臟活動和內分泌活動的較高級神經中樞所在。通常將下丘腦從前向后分為三個區：視上部位于視交叉上方，由視上核和室旁核所組成；結節部位于漏斗的后方；乳頭部位于乳頭體。下丘腦能通過下述三種途徑對機體進行調節：①由下丘腦核發出的下行傳導束到達腦干和脊髓的植物性神經中樞，再通過植物性神經調節內臟活動；②下丘腦的視上核和室旁核發出的纖維構成下丘腦——垂體束到達神經垂體，兩核分泌的加壓素（抗利尿激素）和催產素沿著此束流到神經垂體內貯存，在神經調節下釋放入血液循環；③下丘腦分泌多種多肽類神經激素對腺垂體的分泌起特異性刺激作用或抑制作用，稱為釋放激素或抑制釋放激素。下丘腦通過上述算途徑，調節人體的體溫、攝食、水平衡、血壓、內分泌和情緒反應等重要生理過程。如損毀雙側下丘腦的外側區，動物即拒食拒飲而死亡；損毀雙側腹內側區，則攝食量大增引起肥胖。體溫調節的高級中樞位于下丘腦，下丘腦前部受損，動物或人的散熱機制就失控，失去在熱環境中調節體溫的功能；如后部同時受損傷，則產熱、散熱的反應都將喪失，體溫將類似變溫動物。損壞下丘腦可導致煩渴與多尿，說明它對水平衡的調節有關。下丘腦對情緒反應有影響，切除大腦皮層而保留下丘腦的動物，可自發產生或輕微刺激就能引起假怒的情緒表現，如猛甩尾巴、豎毛、張牙舞爪、掙扎、瞳孔擴大、呼吸加快、血壓升高等。去除下丘腦的動物，只能零星地表現出上述部分反應。刺激貓下丘腦前區，會引起低頭、耳向后倒、拱背吼叫、肌肉緊張等恐懼反應。這都說明下丘腦與情緒反應關系密切。上述下丘腦的種種功能，有許多是和邊緣系統其他部位的活動密切相關的，而并非下丘腦所獨立完成的。