Гормоны щитовидной железы делят на два разных класса, которые выполняют различные физиологические функции. Щитовидной железой вырабатывается два гормона трийодтиронин и тироксин, которые имеют много общего между собой, и отличаются только количеством йодных атомов в молекуле. Помимо упомянутых гормонов, щитовидная железа вырабатывает также кальцитонин, который регулирует процессы обмена фосфора и кальция, а также контролирует активность остеобластов и остеокластов.

В процессе своей деятельности щитовидная железа берет из крови йод, а кроме этого вырабатывает тиреоглобулин, содержащий остатки аминокислоты тирозина в большом количестве. Йод и тирозин объединяются в составе тиреоглобулина,  окислительная конденсация остатков тирозина приводит к образованию гормонов тетрайодтиронина и трийодтиронина. Первый из них также называется тироксином.

Ферменты ткани воздействуют на тиреоглобулин, после распада которого тиреоидные гормоны попадают в кровь. В крови они образуют  тетрайодтиронин,   2/3  веса  которого составляет йод, и  производится он исключительно в щитовидной железе. Несмотря на то, что трийодтиронин имеет меньше атомов йода, но он в 10 раз более активный, чем  тетрайодтиронин. Большая часть  трийодтиронина вырабатывается также щитовидной железой, а также он образуется   в результате отщепления одного атома йода  от тетрайодтиронина.  Этот процесс происходит зачастую в печени и почках.

Развитие и рост организма, а также рост и дифференцировка тканей происходит благодаря тиреоидным гормонам. Они увеличивают также потребность тканей в снабжении кислородом. Воздействуют на кровяное давление, силу и частоту биения сердца. Их высокий уровень обеспечивает психическую активность и энергию, двигательную активность, а также ускорение течения мыслительных ассоциаций. Основной обмен веществ и увеличение температуры тела происходит благодаря тиреоидным гормонам. Тироксин является главной формой тиреоидных гормонов, синтезируемых щитовидной железой.

Сам по себе тироксин не является биологически активным веществом, и конвертируется в периферических тканях в более активный трийодтиронин.

Почти 4/5 всех тиреоидных гормонов поступают в систему кровообращения в виде тироксина, и лишь 1/5 их часть – в виде трийодтиронина.

Тиреокальцитонин принимает активное участие в процессе обмена кальция и фосфора, который происходит в организме. Он также регулирует баланс активности остеобластов и остеокластов.  Тиреокальцитонин повышает захват фосфата и кальция остеобластами, тем самым, снижая их содержания в кровяной плазме. Помимо вышеупомянутых действий, он тормозит активность и развитие остеокластов, а также процесс резорбции кости. По своему химическому составу тиреокальцитонин – это полипептидный гормон. Уровень синтезируемых щитовидной железой гормонов регулируется  процессом обратной связи,  в которой принимают участие также тиреотропный гормон, вырабатываемый гипофизом, и тиреоидные гормоны.

При увеличении уровня тиротропина, щитовидная железа начинает вырабатывать большее количество гормонов, которые, в свою очередь, подавляют секрецию и продукцию тиреоторпного гормона, который вырабатывается гипофизом.