由于所处的时期不同，雌二醇的正常值也不相同，具体分析如下：
雌二醇是由卵泡、黄体等生成的，该物质在女性体内存在的时间不同，正常值的范围也会有所变化。
在通过血液放射免疫分析法进行检查时，女性卵泡期的雌二醇正常值范围是35-245pg/ml；排卵期的雌二醇正常值范围是190-476pg/ml；黄体期的雌二醇正常值范围是27.2-299pg/ml；绝经期的雌二醇正常值范围是8.9-40.3pg/ml。
生育期女性体内的雌激素主要是由卵巢产生，孕妇体内雌激素主要是由卵巢、胎盘产生，少量由肾上腺产生。雌激素分为雌酮、雌二醇及雌三醇。其中，雌二醇活性最强，是卵巢分泌的主要性激素之一，对维持女性生殖功能及第二性征有重要作用。
青春期前，女性体内的雌激素处于较低水平，随年龄增长，自青春期至性成熟期，雌二醇的水平不断增高。在正常月经周期中，雌激素是随着卵巢周期性变化而波动。
卵泡期早期雌激素水平最低，以后逐渐上升，至排卵前达高峰，以后又逐渐下降，排卵后达低点，以后又开始上升，排卵后7-8日出现第二个高峰，但低于第一个高峰，以后迅速降至最低水平。绝经后女性卵巢功能衰退，雌二醇水平低于卵泡期早期，雌激素主要来自雄烯二酮的外周转化。
