Homeostasis mengacu pada pemeliharaan suhu dan lingkungan internal yang stabil yang memungkinkan sistem dalam tubuh, khususnya metabolisme, bekerja dengan efisiensi maksimum. Metabolisme adalah jumlah energi yang diekstraksi, disimpan, dan digunakan tubuh untuk mempertahankan dirinya sendiri. Hubungan antara homeostasis dan metabolisme sedemikian rupa sehingga homeostasis diperlukan agar metabolisme bekerja secara efisien dan metabolisme yang efektif adalah salah satu cara tubuh mempertahankan homeostasis.
Hubungan antara homeostasis dan metabolisme sangat erat karena jika terjadi gangguan pada homeostasis, metabolisme akan terpengaruh secara negatif. Metabolisme tergantung pada kerja enzim untuk mengkatalisis reaksi kimia yang diperlukan untuk pemecahan makanan menjadi energi. Enzim tidak dapat bekerja kecuali tubuh disimpan pada suhu yang konsisten. Homeostasis harus dipertahankan di dalam sel agar reaksi yang dibutuhkan oleh metabolisme berlangsung. Jika suhu terlalu tinggi, maka enzim akan berhenti bekerja; jika terlalu rendah, maka laju reaksi meningkat, yang mungkin sama merugikannya.
Efisiensi metabolisme yang optimal dipertahankan oleh loop umpan balik negatif di mana homeostasis beroperasi. Jika sensor dalam tubuh mendeteksi bahwa suatu variabel seperti suhu atau tingkat pH berada di luar kisaran penerimaan yang sempit, sensor tersebut akan memperingatkan pengontrol seperti hipotalamus di otak atau salah satu organ tubuh lainnya untuk memperingatkan efektor seperti pembuluh darah, kulit atau hormon beraksi. Dengan cara ini, hubungan antara homeostasis dan metabolisme stabil.
Kondisi internal tubuh yang harus tetap stabil meliputi suhu tubuh, kadar pH dan kadar glukosa. Faktor-faktor ini dipertahankan dalam kisaran normal kecuali ada penumpukan racun; dalam hal ini homeostasis dan metabolisme terganggu dan timbul penyakit. Pemeliharaan suhu yang stabil diatur oleh mekanisme antagonis yang meliputi efektor seperti otot polos di arteriol kulit atau kelenjar keringat yang berperan untuk meningkatkan suhu tubuh jika kondisi luar dingin atau tubuh perlu melawan virus dan lain yang menurunkannya saat matahari terbit atau virus dikalahkan oleh sistem kekebalan tubuh. Regulator menurunkan dan meningkatkan tingkat pH dan hormon mengurangi dan meningkatkan glukosa dalam darah sesuai kebutuhan.