由于神经垂体没有腺体细胞，因此不能合成激素也不能释放激素。所谓神经垂体释放的激素多是指在下丘脑的视上核和室旁核产生，然后储存于神经垂体的抗利尿激素和催产素。在特殊刺激作用下，上述激素通过神经垂体释放到血液循环中。由于神经垂体位于脑垂体的后部，抗利尿激素和催产素也称为垂体后叶素。
1、抗利尿激素：生理浓度较低，对于正常的血压无特殊的调节作用，但在失血时，由于抗利尿激素释放较多，对于维持血压具有一定作用。抗利尿激素的抗利尿作用较为明显，在严重颅脑外伤而造成下丘脑损伤，或存在鞍区肿瘤的患者常出现抗利尿激素分泌减少而导致尿崩症，此时称为中枢性尿崩症。主要表现是多尿，小便量每天超过3L，甚至能达到5-8L，通常伴随烦渴、多饮等症状，且尿比重、尿渗透压较低，患者一天的饮水量较大，有时可达到10L；
2、催产素：主要作用是促进乳汁分泌和妊娠期子宫收缩，催产素并非女性专有，男女均可分泌催产素。如果女性在孕晚期发生胚胎停育、葡萄胎或子宫环境不良需要提前分娩，可使用催产素进行催产。如果女性在分娩后奶水不足，可通过吮吸反射促进催产素 分泌，而促进乳汁分泌。