下丘脑是调节内脏和内分泌活动的较高级神经中枢，具有神经内分泌调节、体温调节、摄食行为调节、水平衡调节和生物节律控制等功能。其神经内分泌调节包括合成分泌和贮存释放激素；体温调节能维持体温相对稳定；摄食行为由摄食中枢和饱中枢调控；通过抗利尿激素和渴觉中枢调节水平衡；视交叉上核控制生物节律，不同年龄段下丘脑功能有相应特点及受不同因素影响。
一、神经内分泌调节功能
合成和分泌激素
下丘脑能够合成多种释放激素和释放抑制激素，例如促甲状腺激素释放激素（TRH），它可以促进腺垂体合成和分泌促甲状腺激素（TSH）；生长激素释放激素（GHRH）能刺激腺垂体分泌生长激素（GH），而生长激素释放抑制激素（GHIH，也叫生长抑素）则抑制生长激素的分泌。这些释放激素和释放抑制激素通过垂体门脉系统到达腺垂体，调节腺垂体激素的分泌，进而影响相应靶腺的功能。以女性为例，下丘脑分泌的促性腺激素释放激素（GnRH）可以调控腺垂体分泌促卵泡生成素（FSH）和促黄体生成素（LH），从而影响卵巢的排卵和雌激素、孕激素的分泌。
贮存和释放激素
下丘脑合成的抗利尿激素（ADH，又称血管升压素）和催产素由神经垂体贮存并释放。抗利尿激素主要作用于肾脏远端小管和集合管，促进水的重吸收，调节机体的水平衡。当机体脱水时，血浆渗透压升高，刺激下丘脑渗透压感受器，促使抗利尿激素释放增加，使肾脏重吸收水增多，尿液浓缩，尿量减少；反之，当机体水分过多时，抗利尿激素释放减少，尿量增加。对于儿童来说，其下丘脑-垂体-肾脏的水盐调节功能尚不完善，在发热、呕吐、腹泻等情况导致脱水时，更容易出现水盐代谢紊乱，需要密切关注抗利尿激素的调节情况。
二、体温调节功能
下丘脑存在体温调节中枢，能够感受体温变化并调节机体的产热和散热过程以维持体温相对稳定。当体内温度升高时，下丘脑会通过神经调节使皮肤血管扩张，血流量增加，汗腺分泌增加，以增加散热；同时，抑制骨骼肌产热等。而当体温降低时，会使皮肤血管收缩，减少散热，并通过神经-体液调节增加产热，例如促使甲状腺激素分泌增加，提高机体代谢率，增加产热。不同年龄段的个体体温调节能力有所不同，婴儿的体温调节中枢发育尚未完善，对环境温度变化较为敏感，在寒冷环境中更容易出现体温过低，需要注意保暖；而老年人的体温调节功能也会有所减退，对体温的调节能力下降，在温度变化时需要特别关注体温变化情况。
三、摄食行为调节功能
下丘脑内存在摄食中枢和饱中枢等调控摄食的神经结构。摄食中枢兴奋时会引起进食行为，饱中枢兴奋时则会抑制进食。例如，当血糖水平降低时，会刺激摄食中枢，引起饥饿感促使进食；而当进食后血糖升高，会刺激饱中枢，产生饱腹感抑制进食。此外，一些激素也会影响下丘脑的摄食调节，如胰岛素可以作用于下丘脑，增强饱中枢的活动，减少摄食。不同生活方式的人群摄食行为可能不同，例如长期高糖、高脂饮食的人群，可能会影响下丘脑摄食中枢的正常调节，增加肥胖等代谢性疾病的风险。
四、水平衡调节功能
除了通过抗利尿激素调节水的重吸收外，下丘脑还可以通过感知细胞外液渗透压的变化来调节饮水行为。当细胞外液渗透压升高时，除了促使抗利尿激素释放外，还会刺激下丘脑的渴觉中枢，引起口渴感，促使机体饮水，以补充水分，维持水平衡。在脱水状态下，无论是儿童还是成人，都需要及时补充水分，而对于老年人，由于其渴觉中枢敏感性下降，可能在脱水较严重时才会感觉到口渴，更容易发生脱水，需要特别注意主动补充水分。
五、生物节律控制功能
下丘脑的视交叉上核是生物节律的控制中心，能够调节机体的昼夜节律等生物节律。例如，它可以调节睡眠-觉醒周期、体温的昼夜波动等。正常情况下，人体的体温、激素分泌等都呈现昼夜节律性变化，这些变化都受到下丘脑视交叉上核的调控。不同年龄阶段的生物节律特点有所不同，婴儿的昼夜节律尚未完全建立，睡眠-觉醒周期不规律；随着年龄增长逐渐形成相对稳定的昼夜节律，但老年人的昼夜节律可能会有所改变，如睡眠周期缩短等。
