Homeostaza odnosi się do utrzymywania stabilnej temperatury wewnętrznej i środowiska, które umożliwiają systemom organizmu, w szczególności metabolizmowi, pracę z maksymalną wydajnością. Metabolizm to ilość energii, którą organizm wydobywa, przechowuje i wykorzystuje do utrzymania się. Związek między homeostazą a metabolizmem jest taki, że homeostaza jest wymagana, aby metabolizm działał wydajnie, a efektywny metabolizm jest jednym ze sposobów, w jaki organizm utrzymuje homeostazę.
Związek między homeostazą a metabolizmem jest bliski, ponieważ w przypadku zakłócenia homeostazy metabolizm będzie miał negatywny wpływ. Metabolizm zależy od pracy enzymów katalizujących reakcje chemiczne niezbędne do rozkładu pożywienia na energię. Enzymy nie mogą działać, jeśli ciało nie jest utrzymywane w stałej temperaturze. Aby zaszły reakcje wymagane przez metabolizm, w komórkach musi być utrzymywana homeostaza. Jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, enzymy przestaną działać; jeśli jest zbyt niska, wówczas szybkość reakcji wzrasta, co może być równie szkodliwe.
Optymalna wydajność metaboliczna jest utrzymywana przez pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego, dzięki której działa homeostaza. Jeśli czujniki w ciele wykryją, że zmienna, taka jak temperatura lub poziom pH, jest poza wąskim zakresem akceptowalności, ostrzegają kontrolery, takie jak podwzgórze w mózgu lub jeden z innych organów ciała, aby ostrzec efektory, takie jak naczynia krwionośne, skórę lub hormony do działania. W ten sposób ustabilizowany zostaje związek między homeostazą a metabolizmem.
Warunki wewnętrzne organizmu, które muszą pozostać stabilne, to temperatura ciała, poziom pH i poziom glukozy. Czynniki te są utrzymywane w normalnym zakresie, chyba że następuje nagromadzenie toksyn; w takim przypadku homeostaza i metabolizm są zaburzone, co prowadzi do choroby. Utrzymanie stabilnej temperatury jest zarządzane przez mechanizmy antagonistyczne, które obejmują efektory, takie jak mięśnie gładkie w tętniczkach skóry lub gruczołach potowych, których rolą jest podniesienie temperatury ciała, gdy warunki zewnętrzne są zimne lub organizm musi zwalczyć wirusa i inne, które obniżają go, gdy wyjdzie słońce lub wirus zostanie pokonany przez układ odpornościowy. Regulatory obniżają i podwyższają poziom pH, a hormony w zależności od potrzeb obniżają i podwyższają poziom glukozy we krwi.