甲状腺主要合成和分泌甲状腺素(T₄)和三碘甲状腺原氨酸(T₃)两种激素。T₃、T₄都是在甲状腺滤泡上皮细胞中合成。血液中99%以上的T₃、T₄与血浆蛋白结合，其中，主要和甲状腺素结合球蛋白结合，而只有游离的T₃、T₄才能进入靶细胞发挥作用。甲状腺激素的合成和分泌主要受下丘脑-垂体-甲状腺轴的调节。