Obično žene doživljavaju značajne promjene u razinama hormona tijekom menstruacije. U to vrijeme žene obično doživljavaju pad razine estrogena, primarnog ženskog spolnog hormona, i progesterona, hormona koji je važan i za menstruaciju i za trudnoću. Tijekom menstruacije stvara se gonadotropin-oslobađajući hormon, koji potiče oslobađanje folikulostimulirajućeg hormona. Oslobađanje ovog hormona djeluje na jajnike žene kako bi započeli proces proizvodnje jajašca koje bi se moglo oploditi nakon ovulacije.
Hormoni estrogen i progesteron prisutni su u različitim razinama tijekom ženskog menstrualnog ciklusa. Međutim, oni su obično na najnižim razinama kada žena ima menstruaciju. To je zbog činjenice da estrogen i progesteron igraju ključnu ulogu u razvoju sluznice maternice koja se izlučuje tijekom menstruacije. Pad razine ovih hormona olakšava početak menstruacije.
Drugi hormon koji je aktivan tijekom menstruacije je hormon koji oslobađa gonadotropin. Ovaj hormon nastaje kao rezultat stimulacije žlijezde hipotalamusa, koja se nalazi u dijelu mozga osobe koji kontrolira ne samo njezino ponašanje, već i njezine emocije. Ova žlijezda također proizvodi i oslobađa različite hormone koji utječu na hipofizu, koja se nalazi na dnu ljudskog mozga. Konkretno, hipotalamusna žlijezda luči hormon koji oslobađa gonadotropin tijekom menstruacije, što uzrokuje da hipofiza luči hormone tijekom menstruacije.
Hipofiza tijekom menstruacije oslobađa folikul stimulirajuće hormone. Ovaj hormon započinje fazu u kojoj sazrijevaju ženski folikuli jajne stanice. Konačno, ovaj hormon također stimulira porast razine estrogena što dovodi do porasta luteinizirajućeg hormona kasnije u ženskom ciklusu. Ovaj porast luteinizirajućeg hormona obično se događa nekoliko dana nakon završetka menstruacije i stimulira pucanje jajašca iz folikula. Ovaj događaj se naziva ovulacija.
Često promjene u hormonima tijekom menstruacije označavaju i razdoblje emocionalnih promjena. Kako razina estrogena i progesterona pada prije menstruacije, mnoge žene doživljavaju predmenstrualni sindrom, koji je obilježen promjenama raspoloženja, umorom, promjenama apetita i libida te nadutošću. Međutim, nakon početka menstruacije mnoge se žene osjećaju bolje nego tijekom predmenstrualne faze. Često se žene osjećaju mirnije tijekom ove faze i imaju manje emocionalnih fluktuacija. Ovaj osjećaj smirenosti može proizaći iz normalizacije razine estrogena i progesterona.