O papel da hormona luteinizante é o seguinte: em primeiro lugar, durante a fase luteal, o papel da hormona luteinizante é principalmente estimular a síntese de andrógenos pelas células da membrana folicular e também fornecer substâncias para a síntese de estradiol. O aumento dos níveis de andrógenos pode aumentar a libido da mulher durante a ovulação e aumentar a sua fertilidade, enquanto que o aumento dos níveis de estrogénios pode promover o crescimento dos folículos e a descarga dos folículos. Em segundo lugar, a hormona luteinizante pode promover o desenvolvimento final de oócitos em células maduras antes da ovulação, e pode promover a descarga folicular quando esta atinge o seu pico antes da ovulação. Em terceiro lugar, após a ovulação, o folículo colapsa e forma gradualmente o corpus luteinizante, durante o qual a hormona luteinizante pode desempenhar um papel na manutenção da função do corpus luteum e na promoção da secreção desta progesterona.