A glândula pineal tem três tipos diferentes de células, que secretam seis hormônios: os somatótrofos, que secretam hormônios do crescimento; os corticótrofos, que secretam o hormônio adrenocorticotrófico (ACTH); os mamótrofos, responsáveis pela secreção da prolactina; os tireótrofos, que secretam o hormônio tiroestimulante (TSH); e os gonadótrofos, que secretam o hormônio folículo estimulante (FSH) e o hormônio luteinizante (LH).

Um hormônio da glândula-alvo (por exemplo, o estrógeno) pode influenciar a secreção do estímulo trófico que causou a sua própria liberação (por exemplo, FSH). O controle por retroalimentação ocorre no nível do hipotálamo e da hipófise. Dependendo de suas concentrações na corrente circulatória, os hormônios esteroides podem exercer uma retroalimentação estimulatória (positiva) ou inibitória (negativa).

A hipófise anterior secreta três hormônios gonadotróficos: FSH, LH e prolactina. Níveis tônicos ou basais de FSH atuam em conjunto com a prolactina, no sentido de induzir a secreção de estrógenos do folículo ovariano desenvolvido. O pico pré-ovulatório do FSH é responsável pela ruptura da parede folicular e ovulação.

A melatonina está envolvida na função luteínica. Ela age no endométrio induzindo a liberação de prostaglandina F2a (PGF2a), que possui uma ação luteolítica (regressão do corpo lúteo).