Os ovários produzem os hormônios esteróides (estrogênio e progesterona) responsáveis pelo desenvolvimento de características sexuais secundárias. Eles desenvolvem e mantêm a função reprodutiva feminina. Os estrogênios, especificamente, são segregados pelas células internas “theca” e pelas células “granulosas” do folículo ovariano, do corpo lúteo e da placenta. O LH proveniente da pituitária anterior combina-se com os receptores das células internas “theca” ou “granulosas” causando a produção de estradiol a partir do colesterol ou de um precursor “androstenedione” que passa das células “theca” às células “granulosas”. A progesterona é segregada principalmente pelo corpo lúteo e pela placenta, mas uma parte é produzida pelo folículo em desenvolvimento. O “feedback” negativo a partir da progesterona diminui a secreção de LH sendo que grandes doses podem impedir a ovulação.

O estradiol é o principal e mais potente estrogênio segregado, embora o estrona e o estriol também possam ser encontrados na circulação. Como outros hormônios esteróides, os estrogênios entram nas células alvo, combinam-se com um receptor do núcleo e causam a produção de mRNAs que, quando transformados em proteínas, modificam a função das células. Os estrogênios são metabolizados pelo fígado e segregados na bílis onde uma parte é reabsorvida pelo organismo. São excretados metabolitos de estradiol na urina.

Os estrogênios presentes na corrente sanguínea inibem a liberação de FSH e LH, em algumas circunstâncias, por “feedback” negativo. Outras vezes, como nas oscilações do LH preovulatórias, os estrogênios aumentam a liberação de LH, por “feedback” positivo. O estrogênio também aumenta a excitabilidade do músculo uterino liso, a sensibilidade miometrial à oxitocina e ainda aumenta a libido das mulheres, agindo diretamente sobre os neurônios do hipotálamo.

Os estrogênios abaixam o colesterol do plasma, inibem a arterogênese (formação de placa nos vasos sanguíneos), e protegem contra o infarto do miocárdio, como indica a incidência mais baixa de ataques cardíacos e de arterosclerose em mulheres pré-menopausadas.

A progesterona tem como principais alvos o útero, as mamas e o cérebro. Proporciona o desenvolvimento dos tecidos da mama, causa mudanças no revestimento endometrial durante a fase lútea do ciclo, diminui a excitabilidade das células miometriais e a sensibilidade uterina à oxitocina.

As células do folículo em desenvolvimento também produzem a inibina, hormônio polipeptídeo que inibe a secreção de FSH agindo diretamente sobre a pituitária.