L'ipotalamo è anche in grado di controllare emozioni, stati d'animo e umore, nonché anche il comportamento sessuale. Questo è possibile grazie alla connessione anatomica dell'ipotalamo con il talamo e il sistema limbico (il quale è un insieme funzionale di zone del cervello che regola impulsi e comportamenti emotivi, ma è anche legato alle funzioni organiche vegetative; inoltre, sembra essere una delle parti più “antiche” dal punto di vista evoluzionistico). In questa accezione, si può affermare che l'ipotalamo funge da “connessione” tra i due sistemi suddetti e la relativa risposta corporea. Infatti, stimolazioni di diversi centri dell'ipotalamo, come già detto, danno luogo anche in questo caso a risposte diverse: la stimolazione del nucleo posteriore produce risposte aggressive, viceversa accade se vengono stimolati i centri laterali.