食欲は、一般に空腹感によって引き起こされることが多いのですが、必ずしも食欲＝空腹感になるとは限りません。例えば何らかの病気が原因で食欲過剰をきたした場合には、十分な満腹感があっても食欲は衰えない、その反対に食欲不振に陥ると、空腹感があるにもかかわらず食欲が起きないことがあります。
通常、人間のからだは、血液中の栄養素の増減や体温の変化、抹消血管でのブドウ糖の利用状態などの情報が脳の視床下部にある摂食中枢（外側視床下部）と満腹中枢（腹内側核）に伝えられ、食事が必要になるかどうかを判断します。
たとえばブドウ糖の利用度が高い（血糖値が高い）場合には満腹中枢が刺激されて摂食中枢の働きを抑制し、逆の場合には摂食中枢が活発になり、食欲が高まるのです。
ところが精神的ストレスや外傷、病気などにより視床下部に異常が生じると、こうした情報伝達が円滑に出来なくなり、生理的な状態を無視した前述のような食欲異常が起きることになるのです。
尚、視床下部から出される信号は、さらに大脳辺縁系と呼ばれる部位に伝えられ、そこで視覚や味覚、嗅覚、触覚、聴覚など感覚器からの様々な情報の影響を受けながら、具体的な食欲となって表れるのです。近年、ブドウ糖以外にも、インスリンなどのホルモンや脂肪酸も食欲を左右する情報源となっていることが分かってきています。