甲状腺位于颈部前方环状软骨之下，由通过峡部相连的左右两叶构成。甲状腺内的滤泡细胞产生两种主要的甲状腺激素
这些激素作用于机体中每一种组织细胞，和细胞中的核受体结合，改变许许多多基因产物的表达。胎儿和新生儿期脑部和躯体组织的正常发育需要甲状腺激素，人一生中蛋白质、碳水化合物和脂肪代谢的调节也离不开甲状腺激素。
T3的激素活性最高，T4的活性很低。但T4的半寿期要比T3长得多，能在大多数组织中转化为T3，因而是T3的储备。甲状腺激素的第3种形式是反T3（rT3），没有代谢活性；在某些疾病中rT3水平增高。
此外，滤泡旁细胞（C细胞）分泌 降钙素，在血钙增高时释放使血钙降低（{blank} 血钙异常疾病概述 : 钙代谢的调节）。
甲状腺激素的合成与释放
甲状腺激素的合成需要碘（{blank} 甲状腺激素的合成.）。碘以碘化物的形式从食物和饮水中摄入机体，由甲状腺浓集并在滤泡细胞中由甲状腺过氧化物酶转化为有机碘（有机化）。滤泡细胞围绕于充满胶质的滤泡周围，该胶质由甲状腺球蛋白，一种含酪氨酸的糖蛋白组成。与滤泡细胞膜相接触的酪氨酸在1或2个位置上碘化（一碘酪氨酸或二碘酪氨酸），然后偶联形成2种甲状腺激素（二碘酪氨酸+二碘酪氨酸→T4；二碘酪氨酸+一碘酪氨酸→T3）。
在滤泡中T3和T4仍和甲状腺球蛋白结合，直至甲状腺滤泡细胞将含有甲状腺球蛋白的胶质小滴摄入细胞内后，T3和T4才和甲状腺球蛋白分离。
然后游离T3和 T4被释放进入血流，和血清中载运蛋白相结合血清中载运蛋白主要是甲状腺素结合球蛋白（TBG），后者与T3 和 T4的亲和力高但结合容量低。正常情况下，约75%与载运蛋白结合的甲状腺激素由TBG运送。
其他结合蛋白有甲状腺素结合前白蛋白（transthyretin），它与T4的亲和力高但结合容量低，还有白蛋白，后者与T3和T4的亲和力低但结合容量大。
约0.3%的血清总T3和0.03%的血清总T4为游离形式，并与结合的甲状腺激素保持平衡。只有游离T3、T4能作用于周围组织。
T3和T4的合成与释放受垂体促甲状腺细胞分泌的促甲状腺素（TSH）控制。TSH的分泌受垂体负反馈机制控制：游离T4和T3水平增高时，TSH合成和分泌减少；反之则TSH分泌增多。TSH的分泌也受到下丘脑合成的 促甲状腺素释放激素（TRH）的影响。虽然来自甲状腺激素的负反馈起一定作用，但调节TRH合成和释放的确切机制还不清楚。
血循环中的 T3 大部分在甲状腺以外的组织中由 T4脱去一个碘离子而生成，只有1/5的 T3从甲状腺直接分泌。
甲状腺功能的实验室检查
TSH测定
TSH测定是确定甲状腺功能有无障碍的最好方法（{blank} 各种不同临床情况下的甲状腺功能实验室检查结果）。除了少数罕见病例如垂体对甲状腺激素有抵抗，或是下丘脑和（或）垂体病变引起的中枢性甲状腺功能减退外，TSH正常基本上可排除甲状腺功能亢进或减退。在危重患者中血清TSH可假性降低。血清TSH水平也可用于确定 亚临床甲状腺功能亢进（TSH降低）和 亚临床甲状腺功能减退 （TSH增高），在上述二种情况中，血清T4、游离T4、 T3和游离 T3均正常。
各种不同临床情况下的甲状腺功能实验室检查结果
T4 测量
T3 测量
甲状腺结合球蛋白
甲状腺过氧化物酶自身抗体
甲状腺球蛋白
甲状腺功能异常筛查
放射性碘摄取和成像
放射性碘摄取试验用于测定甲状腺对碘的吸收率。给患者口服或静脉注射微量放射性碘；然后用扫描仪测定甲状腺对放射性碘的摄取量。在放射性碘的同位素中，以123I为佳，因患者受到的辐射量最小（大大少于131I）。甲状腺对123I的摄取可因患者平时的碘摄入量而有很大变化，如患者摄入过大量碘， I的摄取率会降低。
这一试验可用于甲状腺功能亢进的鉴别诊断（摄取率增高见于Graves病，降低见于甲状腺炎）。也有助于计算治疗甲状腺功能亢进时所需的131I用量。
给予放射性碘或99mTc过锝酸盐后进行闪烁照相，可得到表示同位素摄取情况的图像。局灶性的摄取增多（热点）或减少（冷点）有助于鉴别癌变的可能部位（甲状腺癌在热结节中<1%，在冷结节中为10%～20%）。
