Hipotalāms ražo daudzus hormonus, kas ir ķīmiski savienojumi, kas ir svarīgi ķermeņa iekšējās vides regulēšanai. Tās iedalās trīs plašās klasēs. Pirmā klase stimulē citus ķermeņa orgānus ražot hormonus. Citu hormonu ražošanas kavēšana ir otrās klases funkcija. Trešā hipotalāma hormonu klase tieši ietekmē dažādas ķermeņa sistēmas.
Viena hipotalāma hormonu klase ir atbrīvojošie hormoni, kas darbojas, stimulējot citu hormonu veidošanos. Piemēram, hipotalāms izdala tirotropīnu atbrīvojošo hormonu (TRH), kas stimulē hipofīzi ražot vairogdziedzeri stimulējošo hormonu (TSH). TSH liek vairogdziedzerim radīt vairogdziedzera hormonus. Augsts vairogdziedzera hormona līmenis asinīs samazina TRH veidošanos hipotalāmā, tādējādi veidojot inhibējošu atgriezeniskās saites cilpu. Vairāku hormonu ražošanas kontroles līmeņu noteikšana palīdz nodrošināt, ka ķermenis uztur stabilu iekšējo vidi.
Hipotalāms ražo vairākus citus atbrīvojošos hormonus. Gonadotropīnu atbrīvojošais hormons (GnRH) stimulē hipofīzi, lai radītu folikulus stimulējošu hormonu (FSH) un luteinizējošo hormonu (LH), kas abi ir svarīgi reproduktīvās sistēmas regulēšanai. Augšanas hormona (GH) daudzumu, ko ražo hipofīze, var palielināt augšanas hormonu atbrīvojošais hormons (GHRH). Līdzīgi kortikotropīnu atbrīvojošais hormons (CRH) stimulē adrenokortikotropā hormona (AKTH) ražošanu no hipofīzes, kas ir svarīgs virsnieru dziedzera hormonālās izdales regulēšanai.
Hipotalāma hormoniem var būt arī inhibējošs raksturs. Dopamīns tiek uzskatīts par inhibējošu, jo tas samazina prolaktīna (Prl) ražošanu hipofīzē. Prolaktīns ir hormons, kas ir svarīgs menstruālā cikla un mātes piena ražošanas regulēšanā sievietēm, kā arī palīdz uzturēt vispārējo seksuālo funkciju vīriešiem. Vēl viens inhibējošs hipotalāma hormons ir somatostatīns, kas pazīstams arī kā augšanas hormonu inhibējošais hormons (GHIH).
Dažiem hipotalāma hormoniem ir tiešāka ietekme. Viens piemērs ir vazopresīns, kas pazīstams arī kā antidiurētiskais hormons (ADH). Šis hormons liek nierēm palielināt šķidruma aizturi, un tas ir svarīgs, lai uzturētu pareizu elektrolītu, piemēram, nātrija un kālija, līmeni asinīs. Oksitocīns, vēl viens hipotalāma hormons, kam ir tieša ietekme uz ķermeni, ir svarīgs, lai stimulētu dzemdes kontrakcijas dzemdību laikā un ļautu izdalīties pienam no mātes krūtīm zīdainim. Daži cilvēki šo hormonu dēvē par “mīlestības” hormonu, jo augsts līmenis tiek ziņots arī pacientiem, kuriem ir spēcīga emocionāla saikne ar partneri.