Гипоталамус регулирует температуру тела человека и животного. Если перерезать нервные пути между средним и продолговатым мозгом, то нарушается процесс терморегуляции. Передние ядра гипоталамуса регулируют процесс теплоотдачи. При их повреждении теряется способность к адаптации к повышению температуры. У животного не наблюдается увеличения числа сердечных сокращений, активации дыхания, расширения сосудов кожи. В итоге — перегревание, повышение температуры тела. Таким образом, передняя группа ядер — центр теплоотдачи. Задняя группа ядер контролирует процесс теплообразования. При их повреждении утрачиваются адаптивные реакции на понижение температуры: отсутствует мышечная дрожь, сужение сосудов. Центр терморегуляции возбуждается при изменении температуры окружающей среды за счет возбуждения холодовых и тепловых рецепторов кожи. В гипоталамусе есть отдельные нейроны обладающие термочувствительностью. Они возбуждаются при изменении температуры омывающей их крови.
У животных с сохраненным промежуточным мозгом температура тела = const. При поражении гипоталамуса животное становится пойкилотермным (температура тела = температуре окружающей среды).