月经周期的调节是一个非常复杂的过程，主要涉及下丘脑，垂体和卵巢。下丘脑，垂体和卵巢形成一个完整而协调的神经内分泌系统，称为下丘脑-垂体-卵巢轴（hypothalamicpituitary-ovarianaxis,HPOaxis）。除此之外，抑制素-激活素-卵泡抑制素体统，大脑高级中枢等也参与HPO对月经周期的调节。

下丘脑

下丘脑，是调节内脏活动和内分泌活动的较高级神经中枢所在。

下丘脑是HPO轴的启动中心，可以理解成为“总司令”。负责分泌一种激素，名字叫做“下丘脑促性腺激素释放激素（GnRH）”。其功能是调节垂体促性腺激素的合成和分泌。

垂体
垂体是下丘脑的“下级”，垂体分泌的直接与生殖有关的激素有促性腺激素（FSH和LH）和催乳素（PRL）。促性腺激素又包括卵泡刺激素（FSH）和黄体生成素（LH）。

FSH是卵泡发育必需的激素。主要生理作用包括促进卵泡生长发育，合成与分泌雌激素，调节优势卵泡的选择与非优势卵泡的闭锁退化，为排卵及黄素化作准备。

LH的主要生理作用为卵母细胞最终成熟及排卵，在黄体期维持黄体功能。

PRL则主要具有促进乳汁合成的功能。

卵巢性激素的反馈调节

卵巢产生的雌孕激素受GnRH、FSH和LH的调节，而产生的雌孕激素又可以通过血液循环对下丘脑GnRH和垂体促性腺激素的分泌产生反馈调节，从而使月经周期周而复始的规律发生。