Comprende la zona situada desde el quiasma óptico hasta los tubérculos mamilares, por debajo del tálamo (de ahí su nombre).

Está conformada por dos porciones bien diferenciadas e histológicamente distintas: una anterior (llamada adenohipófisis), cuya función es la producción de hormonas (ver hormonas hipofisiarias) y otra posterior, llamada neurohipófisis, conformada por haces de fibras nerviosas provenientes del infundíbulo y que corresponden a los axones de las neuronas situadas en este núcleo.

[3]​ La oxitocina es producida en el núcleo paraventricular y, al igual que la vasopresina, es transportada por las neurofisinas hasta la hipófisis posterior.

Está regulada por la concentración de andrógenos o estrógenos en la y factores psicológicos.

Su secreción está relacionada con situaciones de estrés físico o emocional como, por ejemplo: las variaciones térmicas del cuerpo, el dolor, el miedo o el cansancio, y es controlada a su vez por los niveles de glucocorticoides en la sangre.

Su síntesis está determinada por múltiples factores, entre ellos el ejercicio, el sueño profundo, la inanición, la hipoglicemia, los traumatismos y la excitación.