生长激素的主要生理作用是促进蛋白质合成，促进骨骼和肌肉的生长。其作用机制是它能刺激肝产生一种小分子多肽物质即生长激素介质，后者可加速蛋白质合成、促进软骨生长，对肌组织也有类似作用，但对脑的生长发育无影响。人在幼年时缺乏生长激素，可因生长迟缓、身材矮小而患侏儒症；若分泌过多，则生长过度，身材异常高大造成巨人症；如成年时期生长激素分泌过多，因骨骺已闭合，长骨不再生长，将使肢端骨、面骨增生而发生肢端肥大症，且患者的肝、肾等内脏器官也增大。
生长激素影响中间代谢和能量代谢。它可促进蛋白质合成，减少蛋白质分解；能促进脂肪分解，使脂肪酸进入肝经氧化提供能量；生理水平的生长素可刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，加强对葡萄糖的利用。过量的生长激素则抑制糖的利用，使血糖升高，引起垂体性糖尿病。
