下丘脑结构主要包括后丘脑、背侧丘脑、上丘脑、下丘脑以及底丘脑。不同的部分包含的神经组织以及所起到的作用有所不同。
1、后丘脑：后丘脑可以控制听觉和视觉，主要位于丘脑枕的外下方，主要为下丘臂发射纤维到颞叶的听觉中枢。外侧的部位有外侧膝状体，经过上丘臂与上丘相连，可以接受视束的传入纤维，发出的神经纤维可以传导至枕叶的视觉中枢；
2、背侧丘脑：背侧丘脑主要位于丘脑的背侧面，相对而言结构比较大，包含丘脑的感觉传递功能，是属于感觉的高级中枢，可以调控身体各种感知功能；
3、上丘脑：上丘脑主要为丘脑髓纹、松果体、后连合等组成，上丘脑的部位主要的功能为可以调节内脏躯体的反射活动。而松果体可以分泌褪黑素，有助于调节睡眠，同时也有抑制生殖器官发育的作用；
4、下丘脑：下丘脑主要位于大脑的里面，包含视交叉、灰结节以及乳头体，可以调节视觉。同时在下丘脑的部位有丰富的神经细胞分泌激素，能够调节体温以及各种激素的水平变化；
5、底丘脑：底丘脑主要位于背侧丘脑的后下方，与中脑覆盖，从外观上并不能直接观察到，底丘脑主要的核团为底丘脑核以及部分红核和黑质，可以起到调节感觉的作用。