Negatiivne tagasiside homöostaasis kirjeldab protsessi, mille käigus kehasüsteemid säilitavad oma normaalse keskkonna või seisundi. Homöostaas kirjeldab keha üldist sisemiste süsteemide regulatsiooni. Kui mõnes olekus, näiteks kehatemperatuuris, ilmnevad muutused, käivitatakse negatiivne tagasiside, et viia temperatuur tagasi normaalsesse punkti. Näiteks kui keha läheb liiga kuumaks, tekib selle jahutamiseks higistamine. Kui keha muutub liiga külmaks, on külmavärinad üks reaktsioon, mis aitab seda soojendada.
Kehasüsteemi tüüpilist või ideaalset seisundit nimetatakse seadepunktiks, kuid homöostaasi negatiivne tagasiside ei suuda süsteeme täpselt seadistuspunktis hoida. Selle asemel hoiab homöostaasi negatiivne tagasiside näiteks kehatemperatuuri normaalses vahemikus. Erinevate asjaolude mõjul muutuvat süsteemi väärtust nimetatakse muutujaks.
Negatiivse tagasiside vastusel on sageli kolm osa, mida nimetatakse retseptoriks, juhtimiskeskuseks ja efektoriks. Retseptor on tagasiside vastuse osa, mis lihtsalt tuvastab muutuja väärtuse muutused. See teave edastatakse juhtimiskeskusele, mis jälgib muudatusi ja alustab negatiivset tagasisidet, kui muudatused jäävad liiga palju väljapoole normaalset väärtuste vahemikku. Kui see juhtub, annab juhtimiskeskus efektorile märku, et ta tegutseks, mis aitab süsteemi seadistuspunkti tagasi viia.
Üks näide homöostaasi negatiivsest tagasisidest on viis, kuidas organism reguleerib vererõhku. Retseptoriteks on sel juhul rõhutundlikud veenid, mis asuvad südame ja pea lähedal. Need retseptorid saadavad närviimpulsse aju sellesse ossa, siin on kontrollkeskus, mis reguleerib südame löögisagedust. Seejärel saadab juhtimiskeskus signaale efektorile, milleks antud juhul on süda. Vastuseks aju sõnumitele kiirendab või aeglustab süda vererõhu reguleerimiseks.
Negatiivse tagasiside mõiste homöostaasis on kasutusel ka psühholoogias. Psühholoogias võib see olla kasulik viis põhiliste ajendite ja motivatsioonide mõistmiseks. Näiteks toidust ilma jäänud inimene muutub tavaliselt aja möödudes näljasemaks. Näljatunne on negatiivne tagasiside mehhanism, mis püüab taastada keha toitumise seadistuspunkti. Kui see inimene sööb, on mehhanism toiminud ja näljatunne hajub.