促甲状腺激素的化学本质是糖蛋白。它由垂体前叶嗜碱性细胞分泌，其分子由α和β两个亚基组成，分子量约为28000道尔顿。
促甲状腺激素的结构特点
α亚基部分： 促甲状腺激素的α亚基与黄体生成素、卵泡刺激素和人绒毛膜促性腺激素等的α亚基结构相似，大约有92%的氨基酸序列是相同的。β亚基部分： 而β亚基决定了促甲状腺激素的特异性，不同激素的β亚基不同，正是因为β亚基的差异，使得促甲状腺激素能够特异性地作用于甲状腺细胞，发挥其独特的生理功能。
促甲状腺激素的生理功能相关
对甲状腺的作用： 促甲状腺激素能够促进甲状腺细胞的增生、甲状腺激素的合成和释放。它可以刺激甲状腺滤泡上皮细胞合成甲状腺球蛋白，并促进其碘化和酪氨酸的偶联，从而生成甲状腺激素（三碘甲状腺原氨酸T₃和四碘甲状腺原氨酸T₄）。例如，当人体甲状腺激素水平降低时，下丘脑会分泌促甲状腺激素释放激素（TRH），TRH作用于垂体，促使垂体分泌更多的促甲状腺激素，进而调节甲状腺激素的分泌以维持体内甲状腺激素水平的稳定。
促甲状腺激素与疾病的关系
甲状腺功能亢进症相关： 在Graves病等甲状腺功能亢进的疾病中，由于机体产生了针对促甲状腺激素受体的自身抗体，这些抗体可以模拟促甲状腺激素的作用，导致甲状腺过度分泌甲状腺激素。此时，患者体内的促甲状腺激素水平通常会降低，因为甲状腺激素水平升高通过负反馈调节抑制了垂体分泌促甲状腺激素。甲状腺功能减退症相关： 当各种原因导致甲状腺功能减退时，如原发性甲状腺功能减退，甲状腺分泌甲状腺激素减少，通过负反馈调节会使垂体分泌更多的促甲状腺激素，以试图刺激甲状腺分泌更多激素，此时血液中促甲状腺激素水平会升高。