Fiziologinė homeostazė yra vidinio stabilumo būsena, pasiekiama per specifinius mechanizmus ir fiziologinius ciklus gyvoje sistemoje. Prancūzų mokslininkas Claude’as Bernardas buvo vienas pirmųjų, kurie 1860-aisiais išsakė ir išreiškė fiziologinės homeostazės svarbą. Jis iškėlė hipotezę, kad gyvas organizmas ne tik egzistuoja ir yra skolingas savo išlikimui vien dėl išorinės aplinkos, bet ir dėl vidinės atmosferos, kuri palaikoma cirkuliuojant elementams, kurie bendradarbiauja kaip visuma. Kepenų, inkstų ir smegenų funkcija yra vieni iš svarbiausių žmogaus fiziologinės homeostazės elementų. Kai nepalaikoma sveika būsena, dėl homeostatinės disbalanso organizmas gali kentėti ir kartais pasiduoti tokioms ligoms kaip diabetas ir podagra.
Termoreguliacija, kuri yra labai svarbi žmogaus išgyvenimui, yra puikus fiziologinės homeostazės mechanizmo pavyzdys. Didžioji dalis kūno šilumos susidaro giliuose kūno organuose, daugiausia kepenyse. Jei kūnas pradeda greitai įkaisti arba atvėsti, įsijungia jo homeostatinis mechanizmas. Pirmąjį termoreguliacijos žingsnį atlieka oda, nes ji išsiplečia kraujagysles ir prakaituoja, jei kūnas pradeda įkaisti, pavyzdžiui, mankštos metu, ir verčia erekciją. kūno plaukeliai, kai kūnas praranda šilumą, kad susidarytų izoliacinis sluoksnis. Kraujotakos sistema taip pat dalyvauja termoreguliacijoje, sutraukdama prie odos esančius kapiliarus šaltomis sąlygomis, kad sumažintų šilumos nuostolius, o savo ruožtu plečia kapiliarus karštomis sąlygomis, kad maksimaliai pasklistų perteklinė šiluma.
Kad ir žmogaus sistema išliktų sveika, kraujo sudėtis turi pasiekti fiziologinės homeostazės būseną. Du hormonai, gliukagonas ir insulinas, išsiskiriantys iš kasos, padeda reguliuoti cukraus kiekį kraujyje. Po valgio, kai cukraus kiekis kraujyje pradeda staigiai didėti, insulinas išsiskiria siekiant sumažinti cukraus kiekį. Ir atvirkščiai, kai organizmo cukraus kiekis kraujyje pradeda mažėti, gliukagonas išsiskiria, kad padidėtų cukraus kiekis kraujyje tarp valgymų. Homeostatinis disbalansas pasireiškia diabetu, jei kasa negali gaminti ar išleisti reikiamo kiekio nė vieno hormono. Kraujo ištirpusių medžiagų kiekį taip pat reguliuoja inkstai, nes jie filtruoja kraują ir nustato tirpių medžiagų, tokių kaip gliukozė, aminorūgštys ir elektrolitai, reabsorbcijos greitį.
Kita fiziologinės homeostazės sąlyga – organizmo vandenilio jonų koncentracijos (pH) reguliavimas. Inkstai stebi pH lygį kraujo plazmoje, kai ji filtruojama per inkstų sistemą. Atsiliepimai iš inkstų sukelia pH buferinių medžiagų, tokių kaip bikarbonatas ir amoniakas, išsiskyrimą, kad pH skalėje būtų užtikrintas 7.35–7.45 lygis.