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构成人体的细胞必须生存在相对稳定的内环境中。机体的血液循环、呼吸、消化和排泄等生理功能不断地进行调节，以维持内环境的稳态。稳态是一种复杂的动态平衡，一方面代谢过程使稳态不断地受到破坏，而另一方面机体又通过各种调节机制使其不断地恢复平衡。
神经调节是指在神经活动的直接参与下所实现的生理机能调节过程，是人体最重要的调节方式。神经活动的基本过程是反射。反射活动的基础是反射弧。反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个环节。感受器能接受刺激，并产生神经冲动；传入神经将感受器产生的神经冲动传入中枢；中枢在脑和脊髓，能对各种刺激进行分析和判断；传出神经则将中枢对刺激作出的反应信息传递至效应器；效应器对刺激产生相应的生理反应。例如，当血液中氧分压下降时，颈动脉体等化学感受器发生兴奋，通过传入神经将信息传至呼吸中枢并使之兴奋，再通过传出神经使呼吸肌运动加强，吸入更多的氧使血液中氧分压回升，维持内环境的稳态。
人体血液和其他液体中的某些化学物质，如内分泌腺所分泌的激素以及某些组织细胞所产生的某些化学物质或代谢产物，可借助于血液循环的运输，到达全身或某一器官和组织，从而引起某些特殊的生理反应。这种调节过程是通过体液的运输来实现的，因而称为体液调节。被调节的细胞或组织称为靶细胞或靶组织。例如，胰岛的β细胞分泌的胰岛素能调节组织、细胞的糖与脂肪的代谢，有降低血糖的作用。也有些内分泌腺本身直接或间接地受到神经系统的调节，在这种情况下，体液调节是神经调节的一个传出环节，是反射传出通路的延伸。这种情况称为神经-体液调节。例如，肾上腺髓质接受交感神经的支配，当交感神经兴奋时，肾上腺髓质分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素增加，共同参与机体的调节。
神经调节的一般特点是比较迅速而精确，体液调节的一般特点是比较缓慢、持久而弥散，两者相互配合使生理功能调节更趋于完善。
自身调节是指组织、器官和细胞在不依赖于外来的神经或体液调节情况下，自身对刺激发生的适应性反应过程。例如，骨骼肌或心肌收缩前的长度能对收缩力量起调节作用。在一定范围内肌肉的初长度增加时，肌肉的收缩力量会相应增加，而肌肉的初长度缩短时收缩力量就减小。一般来说，自身调节的幅度较小，也不十分灵敏，但对于生理功能的调节仍有一定意义。
生物体在维持生命活动过程中，除了需要进行神经调节、体液调节和自身调节外，各种生理功能活动会按一定的时间顺序发生周期性变化，这种生理机能活动的周期性变化，称为生物节律。生物节律可按其发生的频率高低分为近似昼夜节律、亚日节律和超日节律三大类。由于生物体内生理活动的节律性变化，使生物体对内、外环境的程序性变化具有生物“预见性”，产生了更完善的适应过程。
20世纪40年代产生了控制论这门新学科。控制论通过运用数学和物理学的原理和方法，分析研究各种工程技术的控制和人体的各种功能调节，得出了一些有关调节和控制过程的共同规律。运用控制论原理分析人体的调节活动时，人体的各种功能调节可分为三种控制系统。
在控制系统中，控制部分不受受控部分的影响，即受控部分不能通过反馈活动改变控制部分的活动，这种控制系统称为非自动控制系统。例如，在应激反应中，当应激性刺激特别强大时，可能由于下丘脑神经元和垂体对血糖皮质激素的敏感性减退，导致血液中糖皮质激素浓度升高时不能反馈抑制它们的活动，使应激性刺激引起的促肾上腺皮质激素与糖皮质激素持续分泌。这时，肾上腺皮质能不断地根据应激性刺激的强度作出相应的反应。在这种情况下，刺激决定着反应，而反应不能改变控制部分的活动。
在控制系统中，控制部分不断受受控部分的影响，即受控部分不断有反馈信息返回输入给控制部分，并改变它的活动，这种控制系统称为反馈控制系统。反馈控制系统具有自动控制能力。在人体生理机能调节的自动控制系统中，如果受控部分的反馈信息能减弱控制部分的活动，这样的反馈称为负反馈。负反馈是可逆的，是维持人体生理机能活动经常处于稳态的重要调节机制。如在人体正常体温、血压、心率和某些激素水平等指标的维持过程中，负反馈调节发挥着重要作用。与负反馈相比，如果反馈信息能促进或加强控制部分的活动，这种反馈称为正反馈。正反馈往往是不可逆的，是不断增强的调控过程，直到整个生理过程结束为止。如排尿反射、分娩过程、血液凝固等均属于正反馈调控的过程。
在调控系统中，有时干扰信息在作用于受控部分引起输出效应发生变化的同时，还可以直接通过受控装置作用于控制部分，这种干扰信息对控制部分的直接作用称为前馈。在前馈调节过程中，机体的控制部分可在其输出效应尚未发生偏差而引起反馈之前，就对受控部分发出纠正信息，使机体的控制过程不发生较大的波动和反应滞后的现象，从而能更有效地保持生理功能活动的稳态。因此，前馈控制系统所起的作用是预先监测干扰，防止干扰的扰乱；或是超前洞察动因，及时作出适应性反应。条件反射是一种前馈控制系统活动。