Funkcja Podwzgórze zawiera ważne ośrodki kierujące czynnością autonomicznego układu nerwowego, gospodarką wodną organizmu (regulacją ilości wody i odczuwaniem pragnienia), termoregulacją, czynnością gruczołów wewnątrzwydzielniczych, pobieraniem pokarmu (głód i sytość), przemianą tłuszczów, przemianą węglowodanów (cukrów), snem i czuwaniem, czynnościami seksualnymi (cyklami układu rozrodczego, popędem seksualnym) oraz reakcjami emocjonalnymi. Czynność podwzgórza pozostaje w ścisłym związku z przysadką mózgową.
Podwzgórze jest także ośrodkiem preferencji seksualnych. Pełni odmienne funkcje u mężczyzn i u kobiet. U mężczyzn reguluje przepływ hormonów w taki sposób, żeby znajdowały się na stałym poziomie. U kobiet podwzgórze reaguje na wysoki poziom hormonu hamując jego wydzielanie, a gdy jest on niski – znów pobudzającAnne Moir, David Jessel, Płeć mózgu..
Podwzgórze stanowi wierzchołek trójkąta łączący bezpośrednio biochemiczny kanał łączności z kanałami nerwowymi. Tą drogą wszelkiego rodzaju procesy psychiczne mogą wpływać na zmianę funkcji biochemicznych organizmu żywego.