Wie bereits erwähnt, wird ein Großteil der peripheren Hormone durch die Hypothalamus-Hypophysen-Achse reguliert. Diese Achse bzw. diese beiden Areale des unteren Zwischenhirns bilden als übergeordnete Hormondrüsen eine funktionelle Einheit, die aufgrund ihrer anatomischen Lage häufig gemeinsam beschrieben wird (siehe Abbildung).

Der Hypothalamus ist die zentrale Schaltstelle zur Regulation des inneren Milieus (pH, Elektrolythaushalt, Temperatur etc.) des Körpers. Durch seine zentrale Lage im Gehirn verbindet er das Nervensystem und das Hormonsystem und ist zugleich die oberste Instanz der Hormonregulation. Erst durch ihn werden nervale Impulse aus dem höheren ZNS (z. B. limbisches System) in hormonelle Signale umgesetzt.

Über den Hypophysenstiel ist der Hypothalamus mit der Hypophyse anatomisch verbunden. Innerhalb dieses Stiels liegt ein kleines Blutgefäßsystem aus zwei Kapillargebieten, das die beiden Hormondrüsen über den Blutweg verbindet (hypophysärer Portalkreislauf). Die Vorderseite des Hypothalamus entlässt hypophyseotrope (auf die Hypophyse wirkende) Hormone in das Kapillargebiet, die über das hypophysäre Portalsystem zur Adenohypophyse (Hypophysenvorderlappen) gelangen. Dort können sie entweder als Releasing-Hormone (RH, Liberine) die Hormonausschüttung aus der Adenohypophyse stimulieren oder als Release-Inhibiting-Hormone (IH) diese Hormonausschüttung hemmen.