甲状腺激素对身体有重要的作用，在婴儿的脑部和躯体发育及成人的代谢活动中，甲状腺激素都是关键决定因素，并且这些激素还会影响几乎所有器官系统的功能。甲状腺激素必须处于持续供应的状态，才能执行上述功能。为了维持甲状腺激素的供给，甲状腺中储备着大量的甲状腺激素。此外，甲状腺激素的生物合成和分泌被维持在很窄的范围内，循环血液中甲状腺激素浓度发生微小变化时就会对身体产生明显影响。甲状腺激素的作用受到以下因素影响：是否有T3可供利用、甲状腺激素核受体、受体辅因子及DNA调控元件。
甲状腺激素的活性形式是三碘甲腺原氨酸(T3)，在胎儿期和出生后第1年中，甲状腺激素对神经和躯体发育都有重要影响。胎儿的甲状腺在妊娠10-12周开始具有功能，是早期妊娠后胎儿发育过程中甲状腺激素的主要来源；在早期妊娠期间，母体T4是唯一的来源。当发生先天性甲状腺功能减退症时，胎儿自身不生成甲状腺激素，而充足的母体T4会穿过胎盘进入胎儿体内，供胎儿在子宫内正常发育(或几乎正常发育)。重度缺碘可引起母体和胎儿均发生甲状腺功能减退，此时胎儿不能正常发育，并且产后给予甲状腺素治疗也无法逆转这些改变。妊娠期甲状腺功能减退的女性发生流产和早产的风险增高，并且其后代可能发生轻度智力障碍。
甲状腺激素的主要靶点是骨骼、心脏和代谢调节：
骨和骨发育 — 未经治疗的先天性甲状腺功能减低症婴儿会出现骨骺发育异常、骨骺发育延迟以及生长不良，某些有甲状腺激素抵抗的婴儿也会出现这些情况。
心脏基因表达 — 心脏是甲状腺激素作用的主要靶器官之一。大多数甲状腺激素抵抗患者有心动过速，这表明心脏没有抵抗T3。
代谢调节 — 甲状腺激素可调节代谢率，并可情致体重轻度变化，甲状腺功能亢进患者常常会感到燥热，而甲状腺减退患者常常会感到四肢湿冷，这其实是代谢率异常导致的。
