W warunkach fizjologicznych hCG jest związkiem produkowanym wyłącznie przez komórki trofoblastu w ciąży. W stanach patologii hormon ten może być produkowany przez nowotwory złośliwe, takie jak zaśniad groniasty, nabłoniak kosmówkowy, nowotwory gonad – jajnika, jądra (jest markerem nowotworowym zarówno u kobiet, jak i u mężczyzn). W przypadku produkcji hormonu przez tkankę nowotworową oznaczanie hCG może służyć do oceny skuteczności leczenia przeciwnowotworowego. Zbyt wysoki poziom hCG może charakteryzować ciążę bliźniaczą lub świadczyć o trisomii chromosomu 21, czyli zespole Downa. Kazuistycznie opisano przypadki rodzinnie występującego wzmożonego wydzielania hCG u mężczyzn i kobiet niebędących w ciąży. U tych osób nie stwierdzono patologii związanej z nowotworami produkującymi hCG.
Niski wynik hCG może wskazywać na nieprawidłowy rozwój ciąży, niewydolność łożyska lub poronienie. W ciąży pozamacicznej wzrost poziomu βhCG jest początkowo wolniejszy niż w normalnej ciąży oraz bardzo zmienny w dalszym jej przebiegu. W drugim trymestrze niskie stężenie βhCG może być również związane z trisomią 18 chromosomu, czyli zespołem Edwardsa. Ludzka gonadotropina kosmówkowa jest słabym agonistą tyreotropiny, przez co może wywoływać tyreotoksykozę ciążową – stan ustępujący najczęściej samoistnie.
Hormon luteinizujący (ang. luteinizing hormone – LH; lutropina) składa się również z dwóch podjednostek (α i ß) oraz z części glikoproteinowej. Wydzielają go pulsacyjnie komórki gonadotropowe przedniego płata przysadki mózgowej, a wydzielanie to jest stymulowane przez podwzgórzową gonadoliberynę (GnRH). Testosteron oraz progesteron hamują uwalnianie GnRH oraz LH w przysadce. U mężczyzn LH jest odpowiedzialny za funkcjonowanie komórek śródmiąższowych jąder Leydiga, które produkują testosteron. U kobiet najwyższe stężenie LH obserwowane jest w 12., 13. dniu cyklu miesiączkowego i skutkuje owulacją 24 godziny po szczycie stężenia tego hormonu. Po uwolnieniu komórki jajowej LH odpowiada za powstanie ciałka żółtego oraz podtrzymanie jego funkcji wydzielniczej, jest odpowiedzialny za przekształcenie komórek ziarnistych w komórki luteinowe (wytwarzające progesteron), a komórek warstwy wewnętrznej osłony pęcherzyka – w komórki paraluteinowe (wytwarzające estrogeny). Poziom tego hormonu zmienia się z wiekiem. Stężenie LH we krwi oznaczane jest często w diagnostyce niepłodności (zarówno u kobiet, jak i u mężczyzn) oraz zaburzeń miesiączkowania, służy również do monitorowania owulacji, potwierdzenia wieku menopauzalnego oraz jako element diagnostyki opóźnionego lub zbyt wczesnego dojrzewania. Niskie stężenie LH wskazuje na uszkodzenie przysadki mózgowej lub podwzgórza. We wczesnej fazie folikularnej cyklu miesiączkowego (od drugiego do piątego dnia cyklu miesiączkowego) może być spowodowane również niedoczynnością tarczycy. Wysoki poziom LH może wskazywać na gruczolaka przysadki, niedoczynność gonad lub nowotwór pozaprzysadkowy, który wydziela LH.
Z uwagi na krótki okres półtrwania LH wymaga kilku wstrzyknięć dziennie. Wchodzi w skład preparatów złożonych (np. Menopur; LH + FSH) stosowanych w leczeniu niepłodności u kobiet z niewydolnością jajników (indukcja owulacji, zapobieganie niewydolności ciałka żółtego) i w leczeniu niepłodności u mężczyzn. Jako że biologicznym odpowiednikiem LH jest hCG, preparaty handlowe tego hormonu stosowane są znacznie częściej (Biogonadyl, Pregnyl, Choragon, Ovigil). W medycynie hCG jest wykorzystywana w celu utrzymania wysokiego wewnątrzjądrowego stężenia T, niezbędnego do prawidłowej spermatogenezy. Preparaty hCG zarejestrowane są w Polsce do leczenia hipogonadyzmu hipogonadotropowego, opóźnionego dojrzewania wynikającego z niedomogi gonadotropowej przysadki oraz wnętrostwa niewynikającego z przyczyn anatomicznych. Hormon ten jest skuteczny w leczeniu azoospermii spowodowanej suplementacją T i steroidów anaboliczno-androgennych (SAA). Przyjmowanie tych preparatów z powodu różnych wskazań leczniczych jako leczenie substytucyjne może wpływać negatywnie na oś podwzgórzowo-przysadkowo-gonadową, prowadząc do atrofii komórek Leydiga, zahamowania syntezy T, zmniejszenia objętości jąder, zaburzeń spermatogenezy, a nawet azoospermii już po 10 tygodniach stosowania. Korzyści płynące ze stosowania hCG nie ograniczają się do utrzymania prawidłowego stężenia wewnątrzjądrowego T, ale hCG również podtrzymuje prawidłową spermatogenezę u pacjentów stosujących substytucyjne leczenie T. Wykazano, że jednoczasowe stosowanie preparatów T oraz małych dawek hCG nie wpływa istotnie na spermiogram. Do szczególnie niepokojących zmian czynnościowych w obrębie układu podwzgórze–przysadka–jądra może dochodzić w wyniku nadużywania SAA. Nadmierne aplikowanie T i jego pochodnych prowadzi do zablokowania podwzgórza i zmniejszenia wydzielania LH i FSH. W przypadku osób zażywających te leki poza wskazaniami lekarskimi, dawki przekraczane są często ponad sto razy, w efekcie czego w wielu przypadkach dochodzi do silnych dysfunkcji w obrębie układu płciowego i bardzo poważnych, a nawet nieodwracalnych, zaburzeń płodności. Organizm atakowany z zewnątrz dużymi dawkami androgenów stara się bronić na wiele różnych sposobów, m.in. nasila przemianę T do hormonów żeńskich – estrogenów, które pobudzają wydzielanie białka – prolaktyny. Wzrost poziomu tego związku powoduje zmniejszenie wydzielania GnRH i dodatkową blokadę podwzgórza. Czas potrzebny na przywrócenie prawidłowej spermatogenezy zależy od wielu czynników: wieku chorego, czasu stosowania androgenów, rodzaju preparatu i jego dawki oraz indywidualnej podatności i wynosi zwykle minimum 4–6 miesięcy. Istnieje jednak ryzyko powikłań mogące doprowadzić do całkowitego i nieodwracalnego zaniku spermatogenezy (trwała azoospermia u 4–10% mężczyzn). Dotyczy to osób stosujących częste kuracje i eksperymentujących z dużymi dawkami SAA.
W sportach siłowych lub sylwetkowych, w celach dopingu, hCG jest przyjmowana okresowo lub stosowana stale jako element długich cykli przyjmowania SAA, lub stosowana po zakończeniu cykli (ang. post cycletherapy – PCT; tzw. odblok). Niektórzy kulturyści stosują ten hormon przed zawodami. Stymuluje on produkcję endogennego T. Jednakże preparaty hCG oraz LH są droższe i postrzegane jako mniej efektywne od preparatów T i SAA (przez co rzadziej stosowane) przez większość osób stosujących je nielegalnie w celu poprawy siły i masy mięśni.
Istnieją doniesienia, że iniekcje z hCG lub krople doustne zawierające hCG są stosowane jako element diety odchudzającej (tzw. dieta hCG) z bardzo niską kalorycznością, nieprzekraczającą 500 kcal pozyskiwanych głównie z białka w początkowej fazie.