L'estradiolo (17β-estradiolo, E2) è il principale estrogeno biologicamente attivo nella donna in età fertile, prodotto principalmente dalle cellule della granulosa del follicolo ovarico sotto lo stimolo dell'FSH. L'estradiolo è sintetizzato dall'aromatizzazione del testosterone ad opera dell'enzima aromatasi (CYP19A1). Durante il ciclo mestruale i livelli variano considerevolmente: nella fase follicolare precoce sono bassi (20-60 pg/mL), aumentano progressivamente con la crescita del follicolo dominante, raggiungono il picco pre-ovulatorio (200-400 pg/mL) che innesca il picco di LH, diminuiscono dopo l'ovulazione e risalgono nella fase luteale per la produzione del corpo luteo. Il dosaggio si esegue su siero con immunoassay (chemiluminescenza, ECLIA) o con LC-MS/MS (metodo di riferimento, più preciso alle basse concentrazioni). L'estradiolo è fondamentale nella valutazione della funzione ovarica: livelli persistentemente bassi con FSH elevato indicano insufficienza ovarica prematura o menopausa. Nella procreazione medicalmente assistita il monitoraggio dell'estradiolo durante la stimolazione ovarica guida il dosaggio delle gonadotropine e il timing del trigger ovulatorio. Nell'uomo l'estradiolo è prodotto dall'aromatizzazione periferica del testosterone e livelli elevati possono causare ginecomastia. L'estradiolo è ridotto nelle amenorree ipotalamiche, nell'anoressia nervosa e durante la terapia con inibitori dell'aromatasi.