食欲是一种主觀意願，當然由神經系統控制。神經生理學家早已發現，控制人类食欲的神经中枢位於下丘脑。下丘脑位于脑干前部，重约4克。下丘脑分为前、中、后三部分。中部为结节部，其内侧有一个神经核团，称为下丘脑腹内侧核。在动物实验中，该核的外侧部受到电刺激后，动物就会感到饥饿而进食，称为饥饿中枢。腹内侧核的内侧部受到电刺激，动物就会停止进食，称为饱食中枢。破坏双侧饱食中枢后，动物就会大量进食而变得肥胖。此时再破坏双侧饥饿中枢，动物就不再进食。因此，下丘脑的腹内侧核就是调节进食食欲的中枢。
关于食欲调节的原理，有以下几种假设：一种是脂肪调控说，认为人类脂肪能分泌一种激素——瘦素，其作用于下丘脑，可以减少进食和促进能量消耗；一种是肠肽调控说，认为食物进入胃肠后，胃肠就分泌多肽类激素，作用于脑神经元的受体而产生饱足感；一种是糖利用率调控说，认为脑神经元的葡萄糖利用率低下时动物就会感到饥饿而进食，通过外部注入2-脱氧葡萄糖降低脑神经元的糖利用率，可立即促进动物进食。
总之，食欲可能受多种因素调节。人还可以通过理智来控制食欲。古人养生主张“已饥方食，未饱先止”，最好只吃七八分饱，这对健康进食有重要的启示作用。