甲状腺激素的生理功能主要是促进物质与能量代谢，促进生长和发育过程。
甲状腺激素能使绝大多数组织的耗氧量增加，产热增多。在正常情况下，甲状腺激素的分泌量保持较恒定的状态，由于这种调节机制具有一定的限度，当外界环境变化剧烈，或甲状腺功能发生改变时，调节系统将失去平衡，出现甲状腺功能异常的一系列表现。
甲状腺激素对生长发育的影响是十分重要的，在胎儿和新生儿期缺乏甲状腺激素，会导致大脑发育障碍，骨骼的发育和成熟延迟，出现身材矮小、智力低下的呆小症。出生后3~4个月后才补给甲状腺激素，虽然可以防止脑发育障碍，但已经受损的运动和精神功能恢复很慢。
甲状腺激素对于一些器官的活动也有重要的作用。它能使心率增快，心缩力增强，心输出量增加，外周血管扩张，血压升高。能促进胃肠的蠕动和消化腺的分泌。此外，甲状腺激素还有促进代谢的作用。
总之，甲状腺激素的生理功能非常重要，对维持人体的正常生理功能起着关键作用。