Stres i homeostaza są ze sobą sprzeczne w ciele żywego organizmu. Organizm jest zaprojektowany tak, aby znajdował się w stanie homeostazy, w którym wszystkie układy w jego ciele funkcjonują optymalnie. Stres wypycha organizm z homeostazy, zmuszając go do kompensacji zmian zachodzących w środowisku lub w jego wewnętrznych układach. W biologii stres może odnosić się do wyzwań fizycznych i środowiskowych, a także emocjonalnych i psychologicznych, które mogą mieć wpływ na organizm.
Organizmy nigdy nie są w pełni wolne od stresu i dlatego nigdy nie znajdują się w prawdziwym stanie homeostazy, chociaż zwykle znajdują się w stanie względnie stabilnym. Stresy w otoczeniu, takie jak temperatura czy obecność zagrożenia, a także te wewnątrz organizmu, takie jak głód, pragnienie czy dyskomfort emocjonalny, powodują wyjście organizmu z homeostazy jako stresor jest rozpatrywany. Przez większość czasu stres i homeostaza są w równowadze, która pozwala organizmowi przetrwać, choć nie zawsze prosperować.
Jednym z najłatwiej rozpoznawalnych przykładów związku między stresem a homeostazą jest reakcja nadnerczy, obserwowana u ludzi i wielu innych zwierząt. W tym procesie stresor, taki jak strach wywołany obecnością drapieżnika, powoduje, że organizm uwalnia adrenalinę, dzięki czemu może uciec przed niebezpieczeństwem i przeżyć. Stresor powoduje, że organizm wychodzi ze stanu homeostazy i przechodzi w stan „walcz lub uciekaj”, w którym serce bije szybciej, oddech przyspiesza, a niepotrzebne systemy, takie jak trawienie i widzenie kolorów są tymczasowo wyłączone . Gdy zagrożenie zniknie, organizm uspokoi się i powróci do stanu homeostazy.
Chociaż stres i homeostaza są często omawiane ze względu na ich związek w reakcji nadnerczy, są one również powiązane w innych aspektach życia organizmu. Jeśli w organizmie nie ma wystarczającej ilości składników odżywczych, spowoduje to stres w organizmie, co skłoni organizm do znalezienia większej ilości pożywienia. Jeśli jest za zimno, stres spowoduje, że organizm będzie próbował się ogrzać, np. przez dreszcze. Stres emocjonalny powoduje również, że organizm opuszcza homeostazę, często poprzez reakcję nadnerczy. W przypadku stresu emocjonalnego trudniej jest zrównoważyć stres i homeostazę, ponieważ zagrożenie nie jest tak dobrze zdefiniowane, jak inne zagrożenia, takie jak drapieżnictwo.