L'ormone luteinizzante (LH) è una glicoproteina dimerica prodotta dalle cellule gonadotrope dell'ipofisi anteriore sotto lo stimolo pulsatile del GnRH ipotalamico. Nella donna l'LH agisce sulle cellule della teca ovarica stimolando la produzione di androgeni (che vengono poi aromatizzati a estrogeni dalle cellule della granulosa). A metà ciclo mestruale, l'aumento rapido dell'estradiolo esercita un feedback positivo sull'ipofisi scatenando il picco di LH (surge), che induce l'ovulazione circa 36 ore dopo e la trasformazione del follicolo in corpo luteo che produce progesterone. Nell'uomo l'LH agisce sulle cellule di Leydig nel testicolo stimolando la sintesi di testosterone. Il dosaggio si esegue su siero con immunoassay (chemiluminescenza, ECLIA). I livelli variano durante il ciclo: fase follicolare 2-15 UI/L, picco ovulatorio 22-105 UI/L, fase luteale 0,5-17 UI/L. Nella sindrome dell'ovaio policistico (PCOS) l'LH è spesso elevato con un rapporto LH/FSH superiore a 2, riflettendo l'aumentata pulsatilità del GnRH. LH elevato con steroidi sessuali bassi indica insufficienza gonadica primaria; LH basso con steroidi bassi indica ipogonadismo ipogonadotropo. Il monitoraggio del picco di LH urinario o sierico è utilizzato per la tempistica del rapporto o dell'inseminazione nella procreazione assistita.