甲状腺激素对人体有着多方面重要的生理功能。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，大约能让机体的耗氧量增加28% - 35%，从而影响能量的消耗和利用。
对生长发育的影响
促进骨骼生长：甲状腺激素对儿童的骨骼生长发育至关重要。在儿童时期，甲状腺激素能促进长骨软骨细胞的分化和骨化，保证骨骼正常生长。如果儿童时期甲状腺激素分泌不足，会导致生长发育迟缓，出现身材矮小、骨龄落后等情况。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影响显著。它能促进神经元的增殖、迁移和分化，以及髓鞘的形成。新生儿甲状腺功能减退时，会出现智力低下、运动发育迟缓等神经系统发育异常的表现。
对代谢的调节作用
碳水化合物代谢：甲状腺激素可以影响碳水化合物的代谢过程。它能促进肠道对葡萄糖的吸收，同时加速肝糖原分解和糖异生，升高血糖水平。但它又能加强外周组织对葡萄糖的摄取和利用，促进葡萄糖的氧化分解，维持血糖的相对稳定。脂肪代谢：甲状腺激素对脂肪代谢也有重要调节作用。它能促进脂肪的合成和分解，加速脂肪酸氧化，降低血中胆固醇的水平。当甲状腺功能亢进时，患者往往会出现体重减轻、血脂降低的情况；而甲状腺功能减退时，可能会出现血脂升高、体重增加等表现。
对心血管系统的作用
加快心率：甲状腺激素能增强心肌收缩力，加快心率。它可以使心脏的输出量增加，提高心血管系统的功能。甲状腺功能亢进患者常表现为心动过速，心率可达到100 - 120次/分以上；而甲状腺功能减退患者则可能出现心率减慢的情况。影响血管阻力：甲状腺激素还能影响血管的阻力。它可以使外周血管扩张，降低外周血管阻力，从而影响血压。甲状腺功能亢进时，外周血管阻力降低，可能出现收缩压升高、舒张压降低的脉压差增大表现；甲状腺功能减退时，外周血管阻力增加，可能导致血压升高。