甲状腺激素对人体有着至关重要的生理功能。甲状腺激素能参与调节机体的新陈代谢，一般来说，它可以使基础代谢率提高，大约能使耗氧量增加28% - 30%。
调节新陈代谢方面
促进能量代谢：甲状腺激素能加速体内物质氧化，增加产热。它可以影响细胞内的线粒体功能，使细胞呼吸作用增强，从而为机体的各种生理活动提供能量。例如，在寒冷环境中，甲状腺激素分泌增加，有助于维持体温的相对稳定。调节物质代谢：对碳水化合物代谢有影响，能促进肠道对葡萄糖的吸收，同时也能促进肝糖原分解和糖异生，升高血糖水平；对于脂肪代谢，可加速脂肪酸氧化，促进胆固醇的合成与降解；在蛋白质代谢上，生理剂量的甲状腺激素能促进蛋白质合成，但过量时会加速蛋白质分解。
影响生长发育方面
促进骨骼生长：甲状腺激素是骨骼正常生长发育所必需的。它能促进软骨细胞的分化和骨化，对于儿童的长骨生长起着关键作用。如果在幼年时期甲状腺激素分泌不足，会导致生长发育迟缓，出现呆小症，表现为身材矮小、智力低下等。影响神经系统发育：在胎儿期和婴儿期，甲状腺激素对神经系统的发育至关重要。它能促进神经细胞的增殖、分化以及髓鞘的形成。缺乏甲状腺激素会使婴儿的脑发育受阻，影响智力发育。
对心血管系统的影响方面
加快心率：甲状腺激素能增强心肌收缩力，使心率加快。它可以提高心肌细胞膜上肾上腺素能受体的敏感性，增加心肌对儿茶酚胺的反应性，从而使心脏输出量增加。例如，甲状腺功能亢进患者往往会出现心动过速的症状。调节血管功能：甲状腺激素能影响血管的张力，使外周血管扩张，降低外周阻力，有助于维持正常的血压。但甲状腺功能亢进时，可能会出现舒张压降低、脉压差增大等情况。