人体内神经系统以外的另一个重要的机能调节系统。人体内分泌系统包括垂体、甲状腺、甲状旁腺、胸腺、肾上腺、松果体等内分泌腺，还包括一些分散在其它器官组织中的散在的内分泌细胞团块，如消化道粘膜中分散存在的内分泌细胞（胰岛是属于内分泌腺还是分散的内分泌组织，看法尚不完全统一）。内分泌系统与神经系统密切配合，共同调节机体的新陈代谢、生长发育和对环境的适应。在这方面下丘脑和脑垂体充当着重要的角色，它们之间虽无神经通路，却有着特殊的门脉系统，下丘脑分泌神经激素，把大脑等处转来的神经信息转化为激素信息，通过门脉系统传给垂体，控制垂体合成和释放各种促激素的过程，进而控制整个内分泌系统的功能，因为几乎所有内分泌腺功能均与垂体相关；反过来，内分泌腺分泌的各种激素的浓度也对垂体功能发生反馈抑制，并通过对垂体功能的这种影响和制约，进一步作用于下丘脑。于是内分泌系统和神经系统成为在大脑统一指挥下的两个协同动作的重要的功能调节系统，但其作用方式却各有千秋。神经系统靠神经传导，其特点是快速、灵敏；内分泌系统靠激素通过体液调节方式起作用，其特点是作用广泛、持久。因此，有人曾把神经系统比做人体的有线通讯网络，而把内分泌系统比做人体的无线通讯系统。