Ο Θαλάμος και ο υποθάλαμος είναι και τα δύο ονόματα δομών στον εγκέφαλο. Ενώ ο υποθάλαμος έχει σχήμα κώνου, ο θάλαμος αποτελείται από δύο συνδεδεμένους λοβούς, ένας που βρίσκεται σε κάθε ημισφαίριο. Ο υποθάλαμος ρυθμίζει τις ζωτικές μεταβολικές διεργασίες του σώματος, επηρεάζοντας τη θερμοκρασία, την αρτηριακή πίεση, την πείνα, τη δίψα και τον ύπνο. Ελέγχει το ενδοκρινικό σύστημα επηρεάζοντας την παραγωγή ορμονών της υπόφυσης. Ο θάλαμος λαμβάνει πληροφορίες από διάφορες περιοχές του εγκεφάλου και τις μεταφέρει στον εγκεφαλικό φλοιό, το εξωτερικό στρώμα της φαιάς ουσίας, όπου πραγματοποιούνται εγκεφαλικές λειτουργίες υψηλότερου επιπέδου.
Τόσο στη δομή όσο και στη λειτουργία, ο θάλαμος και ο υποθάλαμος είναι αρκετά διαφορετικοί, αλλά τα ονόματα μοιάζουν συγκεχυμένα παρόμοια. Τα ονόματα είναι παρόμοια επειδή το hypo σημαίνει κάτω, και ο υποθάλαμος ονομάστηκε για τη θέση του, η οποία βρίσκεται κάτω από τον θάλαμο. Τόσο ο θαλάμος όσο και ο υποθάλαμος είναι μέρος μιας περιοχής του εγκεφάλου γνωστή ως διενέργεια.
Η λειτουργία του υποθαλάμου στη διατήρηση της φυσιολογικής κατάστασης του σώματος είναι γνωστή ως ομοιόσταση. Το βάρος, η θερμοκρασία, η αρτηριακή πίεση και η ισορροπία υγρών ενός ατόμου ρυθμίζονται ως μέρος αυτής της διαδικασίας. Ο υποθάλαμος λαμβάνει πληροφορίες για διάφορα μέρη του σώματος μέσω του νευρικού συστήματος, επιτρέποντάς του να διεγείρει αλλαγές που επαναφέρουν τα συστήματα σε ισορροπία.
Πληροφορίες σχετικά με παράγοντες όπως η αρτηριακή πίεση, η θερμοκρασία του δέρματος, η πληρότητα του εντέρου και οι συγκεντρώσεις διαφόρων ουσιών στο αίμα λαμβάνονται από τον υποθάλαμο, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να ενεργοποιήσει το αυτόνομο νευρικό σύστημα ή το ενδοκρινικό σύστημα. Μέσω του αυτόνομου νευρικού συστήματος, οι απαντήσεις που περιλαμβάνουν εφίδρωση, καρδιακό ρυθμό, πέψη και στένωση των αιμοφόρων αγγείων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν την κατάσταση του σώματος. Ο υποθάλαμος ελέγχει το ενδοκρινικό σύστημα μέσω της υπόφυσης, διεγείροντάς το να παράγει ορμόνες που επηρεάζουν αδένες όπως ο θυρεοειδής και τα επινεφρίδια. Αυτό του επιτρέπει να μεταβάλλει τον μεταβολισμό, την αρτηριακή πίεση και την απελευθέρωση αδρεναλίνης.
Τόσο οι αισθητηριακές, που σημαίνει από τις αισθήσεις, όσο και οι κινητικές ή κινήσεις, πληροφορίες μεταφέρονται από τον θάλαμο στον φλοιό. Αισθήσεις όπως πόνος, πληροφορίες από το έντερο και συναισθήματα μεταδίδονται όλα μέσω του θαλάμου. Οι πληροφορίες σχετικά με την αίσθηση της όσφρησης είναι διαφορετικές από αυτές των άλλων αισθήσεων, καθώς φτάνουν στον θάλαμο μόνο αφού ληφθούν από τον φλοιό. Οι κιρκαδικοί κύκλοι, όπως οι κύκλοι αφύπνισης του ύπνου, ρυθμίζονται εν μέρει από τον θάλαμο. Δεδομένου ότι ο υποθάλαμος ασχολείται επίσης με τους κύκλους αφύπνισης του ύπνου, αυτός είναι ένας τομέας όπου εμπλέκεται η είσοδος τόσο από τον θάλαμο όσο και από τον υποθάλαμο.