Η λειτουργία του θυρεοειδούς ρυθμίζεται από τον άξονα υποθαλάμου – υπόφυσης – θυρεοειδούς μέσω ενός κλασικού ενδοκρινικού συστήματος ανατροφοδότησης. Οι δύο θυρεοειδικές ορμόνες, τετραιωδοθυρονίνη (T4) και τριιωδοθυρονίνη (T3) ρυθμίζουν μέσω αρνητικής παλίνδρομης ανατροφοδότησης (negative feedback) την έκκριση της θυρεοειδοτρόπου ορμόνης (thyroid-stimulating hormone, TSH) με αποτέλεσμα η τελευταία να αποτελεί έναν απλό και εξαιρετικό δείκτη της θυρεοειδικής λειτουργίας.
Ακόμη και ήπιες μεταβολές στις συγκεντρώσεις της Τ4 προκαλούν σημαντικές αλλαγές στην TSH. Η κλινική κατάσταση που χαρακτηρίζεται από περίσσεια παραγωγής θυρεοειδικών ορμονών λέγεται υπερθυρεοειδισμός.
