Ionty sodíku hrají rozmanitou a důležitou roli v mnoha fyziologických procesech. Vznětlivé živočišné buňky se například spoléhají na vstup Na+ a způsobují depolarizaci. Příkladem je transdukce signálu v lidském centrálním nervovém systému, která závisí na pohybu iontů sodíku přes membránu nervových buněk, ve všech nervech.
Některé silné neurotoxiny, například batrachotoxin, zvyšují prostupnost sodíkových iontů buněčných membrán v nervech a svalech, což způsobuje masivní a nevratnou depolarizaci membrán s potenciálně fatálními následky. Léky s menšími účinky na pohyb sodíkových iontů v nervech však mohou mít různé farmakologické účinky, které sahají od antidepresiv až po antiepileptika.
Sodík je primárním kationtem (pozitivním iontem) v extracelulárních tekutinách u zvířat a lidí. Tyto tekutiny, jako je krevní plazma a extracelulární tekutiny v jiných tkáních, koupou buňky a provádějí transportní funkce pro živiny a odpady. Sodík je také hlavním kationtem v mořské vodě, i když koncentrace v ní je přibližně 3,8krát vyšší než v extracelulárních tělních tekutinách.
Přestože je systém pro udržování optimální rovnováhy soli a vody v těle složitý, jedním z primárních způsobů, jak lidské tělo sleduje ztrátu vody v těle, je to, že osmoreceptory v hypotalamu cítí rovnováhu koncentrace sodíku a vody v extracelulárních tekutinách. Relativní ztráta vody v těle způsobí zvýšení koncentrace sodíku nad normální hodnoty, což je stav známý jako hypernatremie. To obvykle vede k žízni. Naopak nadbytek vody v těle způsobený pitím vede k příliš malému množství sodíku v krvi (hyponatrémie), což je stav, který hypotalamus opět vnímá a způsobuje snížení sekrece vasopresinového hormonu ze zadního hypofýzy a následnou ztrátu vody v moči, která působí na obnovení koncentrace sodíku v krvi na normální hodnoty.
Těžce dehydratované osoby, jako jsou lidé zachránění před přežitím v oceánu nebo poušti, mají obvykle velmi vysoké koncentrace sodíku v krvi. Ty se musí velmi opatrně a pomalu vracet do normálu, protože příliš rychlá korekce hypernatremie může vést k poškození mozku v důsledku buněčného otoku, protože voda se náhle přesune do buněk s vysokým obsahem osmolár.
Protože systém hypotalamu/osmoreceptoru obvykle dobře funguje a způsobuje pití nebo močení za účelem obnovení koncentrace sodíku v těle na normální hodnoty, může být tento systém použit v lékařské léčbě k regulaci celkového obsahu tekutin v těle, a to tím, že nejprve kontroluje obsah sodíku v těle. Pokud je tedy podáván silný diuretický lék, který způsobuje vylučování sodíku ledvinami, je tento účinek doprovázen vylučováním vody z těla (ztráta vody doprovází ztrátu sodíku). K tomu dochází proto, že ledviny nejsou schopny účinně zadržovat vodu a zároveň vylučovat velké množství sodíku. Navíc po vylučování sodíku může systém osmoreceptoru vnímat sníženou koncentraci sodíku v krvi a následně přímou kompenzační ztrátu moči za účelem korekce hyponatremického stavu (nízký obsah sodíku v krvi).
U lidí bylo prokázáno, že příjem s vysokým obsahem soli snižuje produkci oxidu dusnatého. Oxid dusnatý (NO) přispívá k homeostáze cév tím, že inhibuje kontrakci a růst hladkého svalstva cév, agregaci krevních destiček a přilnavost leukocytů k endotelu.