Tavaliselt kogevad naised menstruatsiooni ajal olulisi muutusi hormoonide tasemes. Sel ajal langeb naistel tavaliselt östrogeeni, mis on naiste peamine suguhormoon, ja progesterooni, nii menstruatsiooni kui ka raseduse ajal olulise hormooni tase. Menstruatsiooni ajal toodetakse gonadotropiini vabastavat hormooni, mis stimuleerib folliikuleid stimuleeriva hormooni vabanemist. Selle hormooni vabanemine mõjutab naise munasarju, et alustada munaraku tootmist, mis võib pärast ovulatsiooni viljastada.
Hormoonid östrogeen ja progesteroon esinevad naise menstruaaltsükli jooksul erineval tasemel. Siiski on need tavaliselt kõige madalamal tasemel, kui naisel on menstruatsioon. See on tingitud asjaolust, et östrogeen ja progesteroon mängivad menstruatsiooni ajal eralduva emaka limaskesta arengus olulist rolli. Nende hormoonide taseme langus aitab hõlbustada menstruatsiooni algust.
Teine menstruatsiooni ajal aktiivne hormoon on gonadotropiini vabastav hormoon. Seda hormooni toodetakse hüpotalamuse näärme stimulatsiooni tulemusena, mis asub inimese aju selles osas, mis juhib mitte ainult tema käitumist, vaid ka emotsioone. See nääre toodab ja vabastab ka erinevaid hormoone, mis mõjutavad inimese aju põhjas asuvat hüpofüüsi. Eelkõige eritab hüpotalamuse nääre menstruatsiooni ajal gonadotropiini vabastavat hormooni, mis põhjustab hüpofüüsi hormoonide sekretsiooni menstruatsiooni ajal.
Menstruatsiooni ajal vabastab hüpofüüs folliikuleid stimuleerivaid hormoone. See hormoon alustab faasi, kus naise munarakud küpsevad. Lõpuks stimuleerib see hormoon ka östrogeenitaseme tõusu, mis põhjustab luteiniseeriva hormooni tõusu hilisemas naise tsüklis. See luteiniseeriva hormooni tõus tekib tavaliselt mitu päeva pärast menstruatsiooni lõppu ja stimuleerib munaraku lõhkemist folliikulist. Seda sündmust nimetatakse ovulatsiooniks.
Sageli tähistavad menstruatsiooniaegsed muutused hormoonides ka emotsionaalsete muutuste perioodi. Kuna östrogeeni ja progesterooni tase langeb enne menstruatsiooni, kogevad paljud naised premenstruaalset sündroomi, mida iseloomustavad meeleolu kõikumine, väsimus, söögiisu ja libiido muutused ning puhitus. Kui aga menstruatsioon algab, tunnevad paljud naised end paremini kui premenstruaalfaasis. Sageli tunnevad naised selles faasis rohkem rahu ja neil on vähem emotsionaalseid kõikumisi. See rahulik tunne võib tuleneda östrogeeni ja progesterooni taseme normaliseerumisest.