Homeostazia fiziologică este o stare de stabilitate internă realizată prin mecanisme și cicluri fiziologice specifice într-un sistem viu. Claude Bernard, un om de știință francez, a fost printre primii care au articulat și exprimat importanța homeostaziei fiziologice în anii 1860. El a emis ipoteza că un organism viu nu există doar și își datorează supraviețuirea doar mediului exterior, ci unei atmosfere interioare care este susținută prin circulația elementelor care lucrează în cooperare ca un întreg. Funcția ficatului, a rinichilor și a creierului se numără printre cele mai importante elemente ale homeostaziei fiziologice umane. Atunci când o stare sănătoasă nu este menținută, organismul poate suferi și, uneori, poate ceda boli precum diabetul și guta din cauza dezechilibrului homeostatic.
Termoregularea, care este profund importantă pentru supraviețuirea umană, este un prim exemplu al mecanismului homeostaziei fiziologice. Majoritatea căldurii corpului este generată în organele profunde ale corpului, cel mai prolific de către ficat. Dacă corpul începe să se încălzească sau să se răcească rapid, mecanismul său homeostatic se activează. Primul pas în termoreglare este efectuat de piele, deoarece vasodialează și transpiră dacă corpul începe să câștige căldură, ca în timpul exercițiilor fizice, și forțează erecția fire de păr atunci când corpul pierde căldură pentru a forma un strat de izolație. Sistemul circulator participă și la termoreglare prin constrângerea capilarelor în apropierea pielii în condiții de frig pentru a minimiza pierderile de căldură și, la rândul său, dilatarea capilarelor în condiții calde pentru a maximiza difuzia căldurii în exces.
Compoziția sângelui trebuie să atingă o stare de homeostazie fiziologică pentru ca și sistemul uman să rămână sănătos. Doi hormoni, glucagonul și insulina, ambii eliberați de pancreas, ajută la reglarea nivelului de zahăr din sânge. După masă, când glicemia începe să crească dramatic, se eliberează insulina pentru a reduce nivelul de zahăr. În schimb, atunci când glicemia din organism începe să scadă, glucagonul este eliberat pentru a crește nivelul de zahăr din sânge între mese. Dezechilibrul homeostatic este observat sub formă de diabet dacă pancreasul nu poate produce sau elibera cantități adecvate din oricare dintre hormoni. Nivelurile de substanțe dizolvate din sânge sunt, de asemenea, reglementate de rinichi, deoarece filtrează sângele și determină ratele de reabsorbție a substanțelor dizolvate precum glucoza, aminoacizii și electroliții.
O altă condiție a homeostaziei fiziologice este reglarea concentrației organismului de ioni de hidrogen (pH). Rinichii monitorizează nivelul pH-ului din plasma sanguină, pe măsură ce aceasta este filtrată prin sistemul renal. Feedback-ul de la rinichi declanșează eliberarea de agenți de tamponare a pH-ului, cum ar fi bicarbonatul și amoniacul, pentru a asigura că nivelul se menține între 7.35 și 7.45 pe scara pH-ului.