La mucosa gástrica segrega 1,2 a 1,5 litros de jugo gástrico por día. El jugo gástrico hace que las partículas de alimentos sean solubles, inicia la digestión (particularmente de proteínas) y convierte el contenido gástrico en una masa semilíquida llamada quimo, preparándolo así para una mayor digestión en el intestino delgado. El jugo gástrico es una mezcla variable de agua, ácido clorhídrico, electrolitos (sodio, potasio, calcio, fosfato, sulfato y bicarbonato) y sustancias orgánicas (moco, pepsinas y proteínas). Este jugo es altamente ácido debido a su contenido de ácido clorhídrico, y es rico en enzimas. Como se señaló anteriormente, las paredes del estómago están protegidas de los jugos digestivos por la membrana en la superficie de las células epiteliales que bordean la luz del estómago; esta membrana es rica en lipoproteínas, que son resistentes al ataque del ácido. El jugo gástrico de algunos mamíferos (por ejemplo, terneros) contiene la enzima renina, que agrupa las proteínas de la leche y, por lo tanto, las saca de la solución y las hace más susceptibles a la acción de una enzima proteolítica.

El proceso de secreción gástrica se puede dividir en tres fases (cefálica, gástrica e intestinal) que dependen de los mecanismos primarios que hacen que la mucosa gástrica secrete jugo gástrico. Las fases de secreción gástrica se superponen, y hay una interrelación y cierta interdependencia entre las vías neuronal y humoral.

La fase cefálica de la secreción gástrica ocurre en respuesta a estímulos recibidos por los sentidos, es decir, el gusto, el olfato, la vista y el sonido. Esta fase de secreción gástrica es de origen totalmente reflejo y está mediada por el nervio vago (10º cráneo). El jugo gástrico se secreta en respuesta a la estimulación vagal, ya sea directamente por impulsos eléctricos o indirectamente por estímulos recibidos a través de los sentidos. Ivan Petrovich Pavlov, el fisiólogo ruso, demostró originalmente este método de secreción gástrica en un experimento ahora famoso con perros.

La fase gástrica está mediada por el nervio vago y por la liberación de gastrina. La acidez del contenido gástrico después de una comida es amortiguada por proteínas para que en general permanezca alrededor de pH3 (ácido) durante aproximadamente 90 minutos. El ácido continúa secretándose durante la fase gástrica en respuesta a la distensión y a los péptidos y aminoácidos que se liberan de las proteínas a medida que avanza la digestión. La acción química de los aminoácidos y péptidos libres excita la liberación de gastrina del antro a la circulación. Por lo tanto, hay factores mecánicos, químicos y hormonales que contribuyen a la respuesta secretora gástrica a la alimentación. Esta fase continúa hasta que el alimento ha salido del estómago.

La fase intestinal no se comprende completamente, debido a un complejo proceso estimulante e inhibidor. Los aminoácidos y pequeños péptidos que promueven la secreción de ácido gástrico se infunden en la circulación, sin embargo, al mismo tiempo el quimo inhibe la secreción de ácido. La secreción de ácido gástrico es un inhibidor importante de la liberación de gastrina. Si el pH del contenido antral cae por debajo de 2,5, no se libera gastrina. Algunas de las hormonas que se liberan del intestino delgado por los productos de la digestión (especialmente la grasa), en particular el glucagón y la secretina, también suprimen la secreción ácida.