人體內神經系統以外的另一個重要的機能調節系統。人體內分泌系統包括垂體、甲狀腺、甲狀旁腺、胸腺、腎上腺、松果體等內分泌腺，還包括一些分散在其它器官組織中的散在的內分泌細胞團塊，如消化道粘膜中分散存在的內分泌細胞（胰島是屬于內分泌腺還是分散的內分泌組織，看法尚不完全統一）。內分泌系統與神經系統密切配合，共同調節機體的新陳代謝、生長發育和對環境的適應。在這方面下丘腦和腦垂體充當著重要的角色，它們之間雖無神經通路，卻有著特殊的門脈系統，下丘腦分泌神經激素，把大腦等處轉來的神經信息轉化為激素信息，通過門脈系統傳給垂體，控制垂體合成和釋放各種促激素的過程，進而控制整個內分泌系統的功能，因為幾乎所有內分泌腺功能均與垂體相關；反過來，內分泌腺分泌的各種激素的濃度也對垂體功能發生反饋抑制，并通過對垂體功能的這種影響和制約，進一步作用于下丘腦。于是內分泌系統和神經系統成為在大腦統一指揮下的兩個協同動作的重要的功能調節系統，但其作用方式卻各有千秋。神經系統靠神經傳導，其特點是快速、靈敏；內分泌系統靠激素通過體液調節方式起作用，其特點是作用廣泛、持久。因此，有人曾把神經系統比做人體的有線通訊網絡，而把內分泌系統比做人體的無線通訊系統。