O hipotálamo recebe entradas sensoriais dos olhos, ouvidos, nariz, boca e pele, fornecendo informações sobre o ambiente externo e o estado interno. Integra esses sinais para manter a homeostase, libertando hormonas e neurotransmissores que regulam a temperatura corporal, o sono, a fome, a sede e a reprodução. Por exemplo, detetar temperatura elevada desencadeia transpiração e vasodilatação. A entrada sensorial é essencial para a função do hipotálamo.