多囊卵巢綜合徵的內分泌特徵有：雄激素過多;雌酮過多;黃體生成激素/卵泡雌激素(LH/FSH)比值增大;胰島素過多。導致這些變化的原因有：
1、下丘腦-垂體-卵巢軸調節功能異常
由於垂體對促性腺激素釋放激素敏感性增加，分泌過量LH，刺激卵巢間質、卵泡膜細胞產生過量雄激素。卵巢內高雄激素抑制卵泡成熟，不能形成優勢卵泡，但卵巢中的小卵泡仍能分泌相當於早卵泡期水平的雌二醇，加之雄烯二酮在外周組織芳香化酶作用下轉化為雌酮，形成高雌酮血癥。
持續分泌的雌酮和一定水平雌二醇作用於下丘腦及垂體，對LH分泌呈正反饋，使LH分泌幅度及頻率增加，呈持續高水平，無週期性，不形成月經中期LH峰，故無排卵發生。雌激素又對FSH分泌呈負反饋，使FSH水平相對降低，LH/FSH比例增大。
高水平LH又促進卵巢分泌雄激素，低水平FSH持續刺激，使卵巢內小卵泡發育停止，無優勢卵泡形成，從而形成雄激素過多、持續無排卵的惡性循環，導致卵巢多囊樣改變。
2、胰島素抵抗和高胰島素血癥
外周組織對胰島素的敏感性降低，胰島素的生物學效能低於正常，稱為胰島素抵抗。約50%患者存在不同程度的胰島素抵抗及代償性高胰島素血癥。過量胰島素作用於垂體的胰島受體，可增強LH釋放並促進卵巢和腎上腺分泌雄激素，又通過抑制肝臟性激素結合球蛋白合成，使遊離睪酮增加。
3、腎上腺內分泌功能異常
50%患者存在脫氫表雄酮及脫氫表雄酮硫酸鹽升高，可能與腎上腺皮質網狀帶P450c17α酶活性增加、腎上腺細胞對促腎上腺皮質激素敏感性增加和功能亢進有關。脫氫表雄酮硫酸鹽升高提示過多的雄激素來自腎上腺。
