Az idegrendszer és az endokrin rendszer együttes működésének élettani hátterét azok az agyalapon (hipotalamusz) képződő és az agyalapi mirigy (hipofízis) hotrmonkiválasztását szabályozó u.n releasing (serkentő) faktorok jelentik . A hipofízis u.n.trophormonjai pedig az egyes endokrin mirigyek  mellékvesekéreg, pajzsmirigy, here, petefészek) működését befolyásolják. Ez utóbbiak által kiválasztott hormonok viszont a II. rendű célszervekre gyakorolnak hatást.

A sportteljesítményben a hormonális rendszer igen fontos szerepet játszik, bár közel sem annyira kézzel fogható módon, mint például a szív- és légzési rendszer.  Így szerepük van az anyagcserében, folyadékháztartásban, a vérkeringés szabályozásában, a fehérje-szintézisben, az immunrendszer működésében.

Akut terhelésnél a legtöbb hormon szintje a vérben megemelkedik, aminek oka elsősorban a hormonok termelésének fokozódása, de szerepet játszik ebben a  májban való csökkent lebontásuk is.  A terhelés növekedésével párhuzamosan a mellékvesevelő által termelt katekolaminok mennyisége megnő, hatásukra a zsírszövetben és az izomszövetben egyaránt fokozódik a zsírok  és az energiát szolgáltató szénhidrát, a glikogén lebontása. A kevesebb energiát igénylő,  alacsonyabb intenzitású terhelésnél főleg a zsírlebontás dominál, s csak magasabb intenzitásnál kerül előtérbe a szénhidrát lebontás. Magasabb intenzitásnál a katekolamin hatás háttérbe szorítja a növekedési hormon (GH) és a mellékvesekéreg hormon (kortizol) hatását.

Rövidebb ideig tartó és lépcsőzetesen növekvő terhelés esetében csökken a hasnyálmirigy Langerhans- szigeteinek u.n. béta-sejtjei által termelt hormon, az inzulin kiválasztása és emelkedik egy másik, ugyancsak a Langerhans-szigetek, de azok alfa-sejtjei által termelt hormon, a glukagon termelése. Míg az inzulin vércukorszint csökkentő, a glukagon azt emelő hatású. Nyilvánvaló a folyamat célszerűsége: a működő izomzat több tápanyagot, azaz cukrot igényel energiaszolgáltatóként.  A kortizol növeli a zsírszövetek szabad zsírsavának felhasználását az energiaszolgáltatásban és csökkenti a perifériás aminosav felvételt.  A többlet szabad zsírsavakat és aminosavakat a máj szükség esetén felhasználja glikogént termelve belőlük. Látható tehát, hogy a rövidebb ideig tartó és intenzitásában növekedő terhelés esetén a neuroendokrin rendszer elsősorban az energiaszolgáltatás folyamatát segíti elő.

Hosszantartó terhelés esetében lecsökken a máj és a vázizomzat glikogén tartalma.  A vérben lévő cukrot kezdi felhasználni a szervezet energiaforrásként, ezért a vércukor lecsökkenhet. A kortizol és a növekedési hormon fokozott termelése igyekszik ezt kivédeni, olyan módon, hogy növelik a vér szabad zsírsav és aminosav koncentrációját, miáltal a máj nagyobb mennyiségben képes ezekből glikogént szintetizálni, amit elősegít a glukagon is. Ez utóbbi egyben serkenti a glikogén lebontását cukorrá.

A terhelés folyamán egyéb hormonok is aktiválódnak:

• a vér besűrüsödik, ozmótikus nyomása nő a fokozott folyadékvesztés miatt, ami főként a verítékezés következménye, s ennek bizonyos fokú kivédésére a vizelet kiválasztást csökkentő hipofízis által termelt u.n.antidiuretikus hormon (ADH) szekreciója fokozódik.
  Ebben a mechanizmusban még további hormonok is részt vesznek: ANP (pitvari natriuretikus hormon), renin, aldoszteron).

• A vérnyomás terheléskor történő megemelkedésében ugyancsak hormonhatás is kimutatható. A katekolaminok az erek szűkületét okozva növelik a vérnyomást, de közreműködik ebben az aldoszteron, ADH és angiotensin-1 fokozott kiválasztása is.
• Az izom újraépítéséhez szükséges fehérjeszintézist főként a növekedési hormon és a tesztoszteron serkenti.