以下では、互いに強く関連する視床下部と下垂体の機能と役割について解説します。
視床下部と下垂体
視床下部のニューロンは、「神経分泌細胞」と呼ばれ、その軸策は視床下部の毛細血管の近くに終わり、そこから血中にいくつかのホルモンを分泌します。
視床下部から分泌されたホルモンは、下垂体に作用します。
なお、視床下部の毛細血管と、下垂体前葉の毛細血管とをつないでいるのは、下垂体門脈（静脈）です。
下垂体前葉ホルモン
下垂体前葉は、「成長ホルモン」、「甲状腺刺激ホルモン」、「卵胞刺激ホルモン」、「黄体化ホルモン」、「プロラクチン」、「副腎皮質刺激ホルモン」を分泌します。
①成長ホルモン（GH）
下垂体前葉の中で一番豊富なホルモンであり、その分泌量は、視床下部から放出される「成長ホルモン放出ホルモン（GHRH）」および「成長ホルモン抑制ホルモン（GHIH）」によって調節されます。
成長ホルモンは、インスリン様成長因子IGFの合成と分泌を促進します。IGFは、肝臓、骨格筋、骨などからGHに応答して分泌されます。
IGFは、タンパクの合成の刺激します。また、筋量と骨量の維持、脂肪組織での脂肪分解、肝臓でのグリコーゲン分解などを助けます。
なお、GHRHおよびGHIHは、主に血中のグルコース濃度により調節されます。すなわち、低血糖の場合、視床下部が刺激され、GHRH分泌が促進されます。逆に、高血糖の場合、GHRH分泌が抑制され、GHIH分泌が促進されます。
②甲状腺刺激ホルモン（TSH）
甲状腺刺激穂ホルモン（TSH）は、甲状腺を刺激して、甲状腺ホルモンの合成と分泌を促進します。
TSHの分泌量は、サイロトロピン放出ホルモン（TRH）という視床下部から放出されるホルモンによって調節されます。
なお、TRHの分泌は、甲状腺ホルモンの血中濃度に依存します。つまり、ネガティブフィードバックによって、TRH分泌は促進あるいは抑制されます。
③卵包刺激ホルモン（FSH）および黄体化ホルモン（LH）
女性では、卵包刺激ホルモン（FSH）は、毎月、数個の卵胞の成長を開始させ、黄体化ホルモン（LH）は、排卵のトリガーとなります。排卵後、LHは卵胞の黄体形成と、黄体からのプロゲステロンの分泌を刺激し、さらに、FSHおよびLHは、エストロゲン分泌を刺激します。
男性では、FSHは、清掃での精子形成を刺激し、LHは、清掃からのテストステロン分泌を刺激します。
なお、性腺刺激ホルモン（ゴナトトロピン）と放出ホルモン（GnRH）は、 FSHおよびLHの分泌を刺激します。また、女性ではエストロゲン、男性ではテストステロンが、GnRH、FSH、LHの分泌を抑制します。
④プロラクチン（PRL）
プロラクチンは、乳腺での乳汁の産生を促進します。
プロラクチンの放出は、プロラクチン抑制ホルモン（PIH）により抑制されています。
女性では、生理前にPIHが減少し、プロラクチンの血中レベルが上昇します。生理が始まると、PIHが分泌され、プロラクチンの血中レベルが低下します。妊娠中は、エストロゲン濃度が高くなり、このエストロゲンがプロラクチン放出ホルモンの分泌を促し、結果、プロラクチンの放出が刺激されます。
⑤副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）
副腎皮質刺激ホルモン（コルチコトロピン：ACTH）は、副腎の皮質から分泌されるグルココルチコイド（糖質コルチコイド）と呼ばれるホルモンの産生と分泌を促します。
なお、グルココルチコイドは、ネガティブフィードバックにより、CRHとACTHの両方の分泌を抑制します。
下垂体後葉ホルモン
下垂体後葉には、１万個以上の神経分泌細胞の軸索と、その神経終末があります。
神経分泌細胞は、細胞体の中で、オキシトシンと、抗利尿ホルモン（ADH）を合成し、それらのホルモンを、分泌小胞に詰め込みます。小胞は、軸索を移動し、軸索の終末へ移動し、さらに、神経インパルスによって、ホルモンは、下垂体後葉の毛細血管網内へ放出されます。
下垂体後葉は、これら２つのホルモンを貯留し、放出します。
①オキシトシン
出産中と、主産後にオキシトシンは、子宮と乳房に作用します。
出産中は、子宮筋の平滑筋の収縮を増強します。
出産後は、新生児の吸入に応じて、乳汁の放出を促進します。
②抗利尿ホルモン（ADH）
抗利尿ホルモン（バソプレシン）は、腎臓に作用し、より多くの水分を血液に戻すように働きかけます（血圧上昇の効果もあり）。
なお、視床下部では、血液浸透圧をモニターしており、浸透圧受容器が、ADHの分泌量を調節します。