Гипофиз получает симпатическую иннервацию от сплетения внутренней сонной артерии. Кроме того, в заднюю долю проникают множество отростков нейросекреторных клеток гипоталамуса. Гипофиз состоит из двух крупных различных по происхождению и структуре долей: передней — аденогипофиза которая влияет на эндокринные железы (составляет 70—80 % массы органа) и задней — нейрогипофиза, через которую мозг влияет на гипофиз. Вместе с нейросекреторными ядрами гипоталамуса гипофиз образует гипоталамо-гипофизарную систему, контролирующую деятельность периферических эндокринных желёз. Нервная доля соединена с окончаниями аксонов нейросекреторных клеток ядер гипоталамуса промежуточного мозга, в которых и синтезируются вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин. Вазопрессин выполняет в организме две функции: 1) Усиление реабсорбции воды в собирательных трубочках почек (это антидиуретическая функция вазопрессина); 2) влияние на гладкую мускулатуру артериол. Окситоцин способствует сокращению миоэпителиальных клеток, способствующих выделению молока из молочных желез и процессу изгнания плода из матки при родах. Передний гипофиз вырабатывает шесть гормонов. Органами-мишенями четырех гормонов (Тиреотропный, адренокортикотропный и два гонадотропных: фолликулостимулирующий гормон и лютеинизирующий гормон) передней доли гипофиза служат эндокринные железы, поэтому их называют тропными гормонами. Гипофизарные гормоны стимулируют определённую железу, а повышение уровня в крови выделяемых ею гормонов подавляет секрецию гормона гипофиза. Остальные два действуют на системы органов и весь организм в целом (Соматотропный и Лютеотропный гормон).
