甲状旁腺激素主要通过对骨骼、肾脏和小肠的作用来调节钙磷代谢。正常情况下，甲状旁腺激素可以促进破骨细胞活性，使骨钙释放到血液中，一般在数分钟内就会启动这一过程；同时它能促进肾脏远曲小管对钙的重吸收，减少尿钙排泄；还能激活肾脏中的1α-羟化酶，将25-羟维生素D转化为有活性的1,25-二羟维生素D，进而促进小肠对钙的吸收。
甲状旁腺激素的调节机制 - 骨骼方面
破骨细胞激活： 甲状旁腺激素能快速与骨骼中的靶细胞结合，促使破骨细胞前体细胞分化为成熟的破骨细胞，一般在1 - 2小时内就可观察到破骨细胞活性增强，从而使骨组织中的钙释放进入血液，升高血钙水平。成骨细胞影响： 长期或高浓度的甲状旁腺激素会抑制成骨细胞的活性，减少新骨形成，但适量的甲状旁腺激素短时间作用下，对成骨细胞也有一定的刺激作用，不过这种刺激作用相对破骨细胞的激活较缓慢。
甲状旁腺激素的调节机制 - 肾脏方面
钙的重吸收： 甲状旁腺激素作用于肾脏近端小管和远端小管，促进对钙离子的重吸收，通常在数小时内就能看到尿钙排泄减少。比如正常人在甲状旁腺激素升高时，尿钙排泄量会比基础状态下降30% - 50%。磷的排泄： 它能抑制肾脏近端小管对磷的重吸收，使尿磷排泄增加，降低血磷水平。一般在甲状旁腺激素升高后1 - 2小时，尿磷排泄量就会明显增多。
甲状旁腺激素的调节机制 - 小肠方面
1,25 - 二羟维生素D的生成： 甲状旁腺激素激活肾脏中的1α-羟化酶，将25-羟维生素D转化为有活性的1,25-二羟维生素D，这个转化过程需要一定时间，一般在数小时到数天不等。1,25-二羟维生素D随后作用于小肠黏膜细胞，促进小肠上皮细胞对钙的主动吸收，通常在1 - 2天内就能观察到肠道对钙的吸收增加，从而间接提升血钙水平。