从青春期开始到绝经前，卵巢在形态上和功能上发生周期性变化称为卵巢周期。整个卵巢周期分为两个时期：卵泡期和黄体期。本文将讨论正常卵巢周期的生理学基础和卵巢变化。
一．卵泡期早期
在卵泡早期的卵巢激素分泌最不活跃，故此时的雌二醇血清浓度低。由于雌二醇的负反馈作用解除，引起了黄体期晚期/卵泡期早期的促性腺激素释放激素(GnRH)的脉冲分泌频率增加，以及随后血清促卵泡素(FSH)浓度增加。
血清抗苗勒氏管激素(AMH)目前已用作卵巢健康及老化的标志物。其由小的窦状卵泡分泌，并且与卵巢窦状卵泡的总数相对应。血清AMH似乎在整个月经周期内都没有明显变化。
卵巢超声检查已证实卵巢在卵泡早期处于静止状态，但偶尔也可发现正在退化的上一月经周期的黄体。
二．卵泡期中期
卵泡早期的FSH分泌轻度增加会逐渐刺激卵泡生成和雌二醇产生，使该周期内选定的卵泡逐渐生长。随着数个卵泡初始生长至窦状期，其颗粒细胞变大并分裂，通过FSH对芳香酶的刺激作用使雌二醇的血清浓度升高，然后使卵巢中颗粒细胞产生的抑制素A浓度升高。雌二醇生成增加对下丘脑和垂体产生负反馈作用，抑制FSH和LH的平均血清浓度。
自月经来潮起的约7日内，卵巢超声检查可见数个9-10mm的窦状卵泡。
三．卵泡晚期
在排卵前的1周，生长中卵泡对雌二醇和抑制素A的释放使两者的血清浓度都逐渐增加。此时雌二醇的负反馈作用使FSH和LH的血清浓度不断下降。机体选择出优势卵泡后，FSH诱导卵巢内的LH受体。
到卵泡晚期时，机体已选择出了单个优势卵泡，而其余生长中的卵泡都会逐渐停止发育并闭锁。优势卵泡以大约2mm/d的速度增大，直至达到20-26mm的成熟大小。
四．黄体期
血清雌二醇浓度持续升高，直至在排卵前1日左右达到峰值。雌二醇对LH分泌的负反馈控制突然转变成正反馈作用，导致血清LH浓度升高至10倍，以及幅度较小的血清FSH浓度升高。LH释放从负反馈转变为正反馈的机制仍不明确。
LH峰使卵巢开始发生实质性变化。优势卵泡中的卵母细胞完成其第1次减数分裂。此外，纤溶酶原激活物和排卵所需的其他细胞因子出现更多局部分泌。在LH峰约36小时后，卵泡在卵巢表面释放出卵母细胞。卵母细胞随后沿输卵管下行到达子宫腔。卵泡破裂和卵母细胞释放与LH峰密切相关，因此可通过测定血清或尿LH浓度来估计女性的排卵时间。
黄体分泌的孕激素使孕激素浓度在黄体期中期至晚期逐渐升高。在黄体期晚期，若卵母细胞未受精，那么LH分泌减少会使黄体产生的孕激素和雌二醇逐渐减少。但受精的卵母细胞会在排卵数日后植入子宫内膜。早期胚胎开始产生绒毛膜促性腺激素（hCG），从而维持黄体以及孕激素的产生。
黄体类固醇生成量减少解除了下丘脑-垂体轴受到的负反馈，于是FSH水平升高，下一个月经周期开始。