Pada manusia, diensefalon terletak di pusat otak, di bawah korteks serebral dan di atas batang otak. Nama hipotalums mengacu berada di bawah talamus.
Hipotalamus terletak di bawah talamus yang dipisahkan oleh sulkus hipotalamus dari Monro. Sulkus terletak di dinding lateral ventrikel ketiga dan meluas ke anteroposterior dari foramen interventrikular Monro (yang menjamin komunikasi antara ventrikel diensefalik ketiga dan tanduk depan dari setiap ventrikel lateral) hingga setinggi akuaduk serebral Sylvius. Hipotalamus dibatasi di anterior oleh lamina terminalis, lapisan materi abu-abu dari aspek segitiga yang membentang di atas kiasma optique, di antara dua tanduk anterior forniks. Lamina terminalis juga membentuk dinding anterior ventrikel ketiga dan berisi organum vasculosum, struktur sirkumventrikuler yang ditandai dengan tidak adanya sawar darah-otak sehingga sangat sensitif terhadap variasi osmotik darah [5]. Dinding superior wilayah hipotalamus berpartisipasi dalam pembentukan dinding inferolateral ventrikel ketiga otak dan memiliki hubungan erat dengan struktur materi putih yang mengelilinginya, yang disebut forniks. Forniks adalah struktur serebral putih berbentuk C yang menghubungkan berbagai bagian dari otak (inti hipotalamus dengan daerah hipokampus, inti talamus dengan badan mammillary hipotalamus). Bahkan jika fungsinya tidak dipahami dengan jelas, hubungannya dengan memori diketahui, dan penelitian terbaru menguji stimulasi otak dalam sebagai pengobatan penyakit Alzheimer lanjut [6]. Di posterior, hipotalamus meluas hingga substansi abu-abu periaqueductal dan tegmentum bagian superior batang otak.