Половые функции регулируются нервной и гормональной системами организма.
Проявляются они сложным комплексом половых рефлексов на определенные раздражители внешней среды и на возникающие внутри организма. Ведущей в проявлении функций воспроизведения является центральная нервная система. Центры этой регуляции расположены в гипоталамусе. Внешние раздражения поступают в головной мозг через органы чувств (зрительный, обонятельный, слуховой, осязательный); внутренние раздражители (гормоны) сигнализируют о готовности животного к воспроизведению. В проявлении половых рефлексов участвуют различные отделы центральной и вегетативной нервной систем. Головной мозг суммирует полученные раздражения, нервные импульсы преобразуются в гипоталамусе в гуморальные факторы, которые по воротной венозной системе поступают в переднюю долю гипофиза и стимулируют ее к выделению гонадотропных гормонов. Либерины и статины гипоталамуса стимулируют выделение передней долей гипофиза определенного гормона. Один из гонадотропных гормонов — фолликулостимулирующий — вызывает рост и развитие фолликулов в яичниках самок. Другой лютеонизирующий — стимулирует овуляцию и образование желтого тела. Перед наступлением течки и половой охоты в кровь выделяется больше фолликулостимулирующего гормона, затем при дозревании фолликулов поступающие в кровь из яичника эстрогенные гормоны (эстрон, эстриол, эстрадиол) действуют через гипоталамус на гипофиз и из него увеличивается выделение лютеинизирующего гормона. Продуцируемые яичниковые гормоны — эстрогены и прогестины — влияют не только на функцию аппарата воспроизведения, но и на состояние всего организма, особенно нервной системы. Высокая концентрация эстрогенов в крови вызывает течку, половую охоту и одновременно ведет к резкому повышению возбудимости гипоталамического полового центра. Гипоталамус вызывает в коре головного мозга половую доминанту — временно господствующий очаг в центральной нервной системе. При этом многие функции организма мобилизуются на осуществление функции воспроизведения, на акт спаривания и оплодотворения. Во время половой доминанты у самок быстро образуются условные половые рефлексы на обстановку пункта. Наблюдаются случаи, когда коровы и кобылы в охоте, ранее осеменившиеся на пункте плодотворно, приходят из стада или табуна на пункт искусственного осеменения. У некоторых кобыл образуется рефлекс на конюха, который выводит животных на искусственное осеменение. У коров часто наблюдаются характерные сокращения мускулов влагалища и вульвы как во время приближения быков и других коров в охоте, так и при постановке в станок и подготовке к искусственному осеменению.
Большая пластичность нервной системы, способность ее к перестройке при разных методах спаривания обусловливают хорошую оплодотворяемость самок в случае перехода от естественного к искусственному осеменению. У самок образуются новые условные половые рефлексы, связанные с осемененном. Условные рефлексы подкрепляются безусловными: введением спермы и таким мощным биологическим фактором, как беременность.
Отростки клеток гипоталамуса, проникающие в заднюю долю гипофиза, приносят нейросекрет — гормон окситоцин. Процесс спаривания или искусственного осеменения рефлекторно ведет к выделению в кровь из задней доли гипофиза окситоцина, который, достигнув половых органов, вызывает сокращение мышц матки и яйцепроводов, что способствует быстрому проникновению спермы к месту оплодотворения.
После овуляции одновременно с образованием желтого тела и продуцированием прогестинов наступает материнская доминанта. Находясь в крови, они возбуждают в нервной системе центры, связанные с материнством. Поведение самки и функции органов воспроизведения резко изменяются: течка и половая охота прекращаются, самка не допускает самца к спариванию, в матке происходит подготовка к восприятию, ношению и развитию плода. К концу беременности желтое тело рассасывается и начинает развиваться фолликул, продуцирующий эстрогенные гормоны; это ведет к выделению задней долей гипофиза большой порции окситоцина, обусловливающего мощные сокращения мускулатуры матки — родовую доминанту. Затем наступает лактационная доминанта (связанная с выращиванием новорожденного), переходящая в половую доминанту. Половая функция самцов и самок регулируется также через парасимпатическую и симпатическую нервную системы.