月経期になると、脳の視床下部は脳下垂体に卵胞刺激ホルモン(FSH)を分泌させます。この作用により、卵巣内では卵胞が発育し始め、徐々に成長して卵胞ホルモン(エストロゲン)を分泌し始めます。卵胞ホルモンは、月経ではがれ落ちた子宮内膜の再生・増殖を促進します(卵胞期)。卵胞が完全に成熟すると、分泌される卵胞ホルモンは急激に増加し脳下垂体からは大量の黄体化ホルモン(LH)が分泌されます。
この作用により、卵胞は卵子を排卵して黄体に変わります。黄体から分泌される黄体ホルモン(プロゲステロン)は、子宮内膜にある分泌腺の働きを活発にして、受精卵を着床・養育させる環境を整えます（黄体期）。

月経開始日から次の月経開始日の前日までを1周期とすれば、周期の前半に比べて後半は0.3〜0.5℃ほど高い基礎体温になるのが正常です。周期の前半の低温期は、卵巣内では卵胞が発育し、子宮では内膜が剥がれ落ち、再生する時期(月経期と卵胞期)にあたります。後半の高温期は卵巣内では排卵後の卵胞が黄体になり、子宮では内膜に分泌液が蓄えられる時期(黄体期)にあたります。周期後半に基礎体温が高くなるのは、黄体から分泌される黄体ホルモンによって、子宮内膜にある分泌腺の働きが活発になり、このため血液の供給が促進され、全身の物質・エネルギー代謝が活発になるからです。