分布于中枢神经系统的各级部位。如将动物中枢神经系统分段横切，若在脊髓颈部低处横切，则体温无法保持而似变温动物。如在胸部较上段横切脊髓，动物抗寒力稍强，但体温仍不恒定。由于脑部可控制前肢和胸部骨骼肌活动，并通过交感缩血管神经调节血管收缩，可使骨骼肌产热和减少皮肤血流而保温。动物在中脑切断后，抗寒力下降。在下丘脑以上的前脑部位切除，而保留下丘脑完整，这种动物可在冷、热环境中保持体温恒定，而长期生存。说明下丘脑为体温调节的基本中枢。进一步研究表明，当猫的下丘脑前部接受局部加温或电刺激时，引起浅速呼吸，皮肤血管舒张和脚跖发汗等散热反应；当前部被损毁，猫在热环境中的散热能力即消失，但对冷环境中产热反应仍存在。而对下丘脑后外侧部实验结果正好相反。认为下丘脑前部为散热中枢所在，而后外侧部则为产热中枢所在。两者间有交互抑制作用，而保持体温恒定。本世纪60年代，神经生理学家先后发现，动物脊髓和中枢都存在对温度敏感的神经细胞，有的对温热刺激敏感，有的对冷刺激敏感，特别下丘脑的视前区和前部的温敏神经元反应灵敏。如用温热水通过微细导管灌流狗的此部位时，引起代谢率下降，皮肤血管舒张，皮肤温度上升，以及浅速呼吸以散热。当用冷水灌流该部位时，结果则相反。因此认为此区是对来自皮肤，温度感受器和血液、内脏的温度变化的刺激感受和整合部位，起着调定点作用。调定点（set point）通常指恒温装置中温度调节枢纽，可调到所需温度点。