O estradiol é um estrogênio natural que regula a função reprodutiva em mulheres e, com a progesterona, mantém a gravidez. Em mulheres não grávidas, o estradiol é segregado pelo ovário e pelo corpo lúteo. Acredita-se também que as glândulas suprarrenais e os testículos (nos homens) segregam quantidades mínimas de estradiol. Os níveis de estradiol são mínimos durante a menstruação e no início da fase folicular, aumentando no final da fase folicular até atingir o nível máximo logo antes do  pico do hLH (hormônio luteinizante humano), dando início à ovulação. Quando a hLH atinge o nível máximo, os níveis de estradiol diminuem antes de aumentar em novamente na fase lútea. O crescimento endométrico é estimulado pelo estradiol e pela progesterona (segregada pelo corpo lúteo) na preparação para a implantação de um óvulo fecundado. Se não ocorrer a concepção, a secreção do estradiol e da progesterona pelo corpo lúteo diminui, dando início à menstruação. Os níveis de estradiol são usados para monitorar o estado ovulatório.
A dosagem de estradiol por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas apresenta uma sensibilidade maior (detecção a partir de 2 pg/mL) quando comparada a outras metodologias.
Isto é importante, principalmente, durante o monitoramento da terapia antiestrogênica utilizada no tratamento de neoplasias dependentes de estradiol, como o câncer de mama. Mas também é útil na avaliação de hipogonadismo feminino, investigação de oligo-amenorréia; avaliação do status ovariano, incluindo o desenvolvimento folicular, para protocolos de reprodução assistida; avaliação da feminilização em homens, incluindo a investigação de ginecomastia; diagnóstico de neoplasias produtoras de estrogênio em homens, entre outras.