Homeostaza fizjologiczna to stan wewnętrznej stabilności osiągany poprzez określone mechanizmy i cykle fizjologiczne w żywym systemie. Claude Bernard, francuski naukowiec, był jednym z pierwszych, którzy sformułowali i wyrazili znaczenie homeostazy fizjologicznej w latach 1860. XIX wieku. Postawił hipotezę, że żywy organizm nie tylko istnieje i zawdzięcza swoje przetrwanie samemu środowisku zewnętrznemu, ale wewnętrznej atmosferze, która jest podtrzymywana przez cyrkulację elementów współpracujących jako całość. Funkcje wątroby, nerek i mózgu należą do najważniejszych elementów homeostazy fizjologicznej człowieka. Gdy zdrowy stan nie jest utrzymywany, organizm może cierpieć, a czasami zapadać na choroby takie jak cukrzyca i dna moczanowa z powodu braku równowagi homeostatycznej.
Termoregulacja, która jest niezwykle ważna dla przetrwania człowieka, jest doskonałym przykładem mechanizmu homeostazy fizjologicznej. Większość ciepła ciała jest wytwarzana w głębokich narządach ciała, najczęściej przez wątrobę. Jeśli ciało zaczyna się gwałtownie nagrzewać lub schładzać, włącza się jego mechanizm homeostatyczny. Pierwszym krokiem w termoregulacji jest skóra, która rozszerza naczynia i poci się, jeśli ciało zaczyna nagrzewać się, jak podczas ćwiczeń, i wymusza erekcję włosy na ciele, gdy ciało traci ciepło w celu utworzenia warstwy izolacji. Układ krążenia uczestniczy również w termoregulacji poprzez obkurczanie naczyń włosowatych przy skórze w niskich temperaturach, aby zminimalizować utratę ciepła, a z kolei rozszerzanie naczyń włosowatych w warunkach wysokiej temperatury, aby zmaksymalizować dyfuzję nadmiaru ciepła.
Skład krwi musi osiągnąć stan fizjologicznej homeostazy, aby również ludzki układ pozostał zdrowy. Dwa hormony, glukagon i insulina, oba uwalniane z trzustki, pomagają regulować poziom cukru we krwi. Po posiłku, gdy poziom cukru we krwi zaczyna gwałtownie rosnąć, uwalniana jest insulina w celu obniżenia poziomu cukru. I odwrotnie, gdy poziom cukru we krwi zaczyna spadać, glukagon jest uwalniany, aby podnieść poziom cukru we krwi między posiłkami. Brak równowagi homeostatycznej obserwuje się w postaci cukrzycy, jeśli trzustka nie może wytwarzać lub uwalniać odpowiednich ilości któregokolwiek z hormonów. Poziomy substancji rozpuszczonych we krwi są również regulowane przez nerki, ponieważ filtrują krew i określają szybkość ponownego wchłaniania substancji rozpuszczonych, takich jak glukoza, aminokwasy i elektrolity.
Kolejnym warunkiem fizjologicznej homeostazy jest regulacja stężenia jonów wodorowych (pH) w organizmie. Nerki monitorują poziom pH w osoczu krwi, która jest filtrowana przez układ nerkowy. Informacje zwrotne z nerek wyzwalają uwalnianie środków buforujących pH, takich jak wodorowęglan i amoniak, aby zapewnić utrzymanie poziomu między 7.35 a 7.45 na skali pH.