Neigiamas grįžtamasis ryšys homeostazėje apibūdina procesą, kurio metu kūno sistemos palaiko normalią aplinką arba būsenas. Homeostazė apibūdina bendrą organizmo vidaus sistemų reguliavimą. Pasikeitus būsenai, pvz., kūno temperatūrai, suveikia neigiamas grįžtamasis ryšys, kad temperatūra sugrąžintų į įprastą tašką. Pavyzdžiui, jei kūnas tampa per karštas, jį atvėsina prakaitavimas. Jei kūnas tampa per šaltas, drebulys yra viena iš reakcijų, padedančių jį sušildyti.
Tipiška arba ideali kūno sistemos būsena vadinama nustatyta tašku, tačiau neigiamas grįžtamasis ryšys homeostazėje negali išlaikyti sistemų tiksliai nustatytame taške. Vietoj to, neigiamas grįžtamasis ryšys homeostazėje palaiko kūno temperatūrą, pavyzdžiui, vadinamajame normaliame verčių diapazone. Sistemos reikšmė, kuri kinta dėl skirtingų aplinkybių, vadinama kintamuoju.
Neigiamą grįžtamąjį ryšį dažnai sudaro trys dalys, kurios vadinamos receptoriumi, valdymo centru ir efektoriumi. Receptorius yra grįžtamojo ryšio atsako dalis, kuri tiesiog nustato kintamojo vertės pokyčius. Ši informacija perduodama valdymo centrui, kuris stebi pokyčius ir pradeda neigiamą grįžtamąjį ryšį, kai pokyčiai per daug nepatenka į įprastą verčių diapazoną. Kai taip nutinka, valdymo centras signalizuoja efektoriui, kad jis imtųsi veiksmų, kurie padėtų sistemai grąžinti nustatytą tašką.
Vienas neigiamo grįžtamojo ryšio homeostazės atveju yra tai, kaip organizmas reguliuoja kraujospūdį. Receptoriai šiuo atveju yra slėgiui jautrios venos, esančios šalia širdies ir galvos. Šie receptoriai siunčia nervinius impulsus į smegenų dalį, čia yra valdymo centras, kuris reguliuoja širdies ritmą. Tada valdymo centras siunčia signalus į efektorių, kuris šiuo atveju yra širdis. Reaguodama į smegenų pranešimus, širdis pagreitėja arba sulėtėja, kad sureguliuotų kraujospūdį.
Neigiamo grįžtamojo ryšio homeostazėje sąvoka vartojama ir psichologijoje. Psichologijoje tai gali būti naudingas būdas suprasti pagrindinius motyvus ir motyvus. Pavyzdžiui, žmogus, kuriam neteko maisto, laikui bėgant tampa alkanesnis. Alkio jausmas yra neigiamo grįžtamojo ryšio mechanizmas, bandantis grąžinti kūną į savo mitybos tašką. Kai tas žmogus valgo, mechanizmas suveikė ir alkio jausmas išsisklaido.