Parasti sievietes menstruāciju laikā piedzīvo ievērojamas hormonu līmeņa izmaiņas. Šajā laikā sievietēm parasti pazeminās estrogēna līmenis, kas ir primārais sieviešu dzimumhormons, un progesterona līmenis, kas ir svarīgs gan menstruāciju, gan grūtniecības laikā. Menstruāciju laikā tiek ražots gonadotropīnu atbrīvojošais hormons, kas stimulē folikulus stimulējošā hormona izdalīšanos. Šī hormona izdalīšanās iedarbojas uz sievietes olnīcām, lai sāktu olšūnas ražošanas procesu, kas var tikt apaugļota pēc ovulācijas.
Hormoni estrogēns un progesterons sievietes menstruālā cikla laikā ir sastopami dažādos līmeņos. Tomēr tie parasti ir zemākajā līmenī, kad sievietei ir menstruācijas. Tas ir saistīts ar faktu, ka estrogēnam un progesteronam ir izšķiroša nozīme menstruāciju laikā izdalītās dzemdes gļotādas attīstībā. Šo hormonu līmeņa pazemināšanās palīdz atvieglot menstruāciju iestāšanos.
Vēl viens hormons, kas ir aktīvs menstruāciju laikā, ir gonadotropīnu atbrīvojošais hormons. Šis hormons rodas hipotalāma dziedzera stimulācijas rezultātā, kas atrodas tajā cilvēka smadzeņu daļā, kas kontrolē ne tikai viņas uzvedību, bet arī emocijas. Šis dziedzeris arī ražo un izdala dažādus hormonus, kas ietekmē hipofīzi, kas atrodas cilvēka smadzeņu apakšā. Jo īpaši hipotalāma dziedzeris menstruāciju laikā izdala gonadotropīnu atbrīvojošo hormonu, kas liek hipofīzei menstruāciju laikā izdalīt hormonus.
Menstruāciju laikā hipofīze atbrīvo folikulus stimulējošus hormonus. Šis hormons sāk fāzi, kurā sievietes olšūnas nobriest. Galu galā šis hormons arī stimulē estrogēna līmeņa paaugstināšanos, kas vēlāk sievietes cikla laikā izraisa luteinizējošā hormona pieaugumu. Šis luteinizējošā hormona pieaugums parasti notiek vairākas dienas pēc menstruāciju beigām un stimulē olšūnas pārrāvumu no folikula. Šo notikumu sauc par ovulāciju.
Bieži vien hormonu izmaiņas menstruāciju laikā iezīmē arī emocionālu pārmaiņu periodu. Tā kā estrogēna un progesterona līmenis samazinās līdz menstruācijām, daudzas sievietes piedzīvo premenstruālo sindromu, ko raksturo garastāvokļa svārstības, nogurums, apetītes un libido izmaiņas, kā arī vēdera uzpūšanās. Tomēr, tiklīdz sākas menstruācijas, daudzas sievietes jūtas labāk nekā pirmsmenstruālā fāzē. Bieži vien sievietes šajā fāzē jūtas mierīgākas un tām ir mazāk emocionālo svārstību. Šo miera sajūtu var izraisīt estrogēna un progesterona līmeņa normalizēšanās.