甲状腺激素主要由四碘甲状腺原氨酸(3，5，3′，5′-四碘甲状腺原氨酸即T₄)和三碘甲状腺原氨酸(3，5，3′-三碘甲状腺原氨酸即T₃)两种物质组成，习惯上都称为甲状腺激素。两种物质都是酪氨酸碘化物，T₄全部由甲状腺细胞直接产生，然后分泌到血液中，T₃可由甲状腺细胞直接产生，然后分泌到血液中，但是它大部分是在甲状腺以外的组织中由T₄脱碘转变而成，T₄脱去5′位上的碘变成T₃。T₃和T₄都有生物活性，也就是说它们具有促进各种代谢的作用。T₄和T₃相比，T₄的生物活性较低，T₃比较高，T₃的生物活性比T₄高出3～5倍。

甲状腺与碘的代谢的关系极为密切。人每天从食物和水中大约摄取100～200微克碘，约1/3 进入甲状腺，甲状腺含碘总量为8000微克，占全身碘含量的90%，地区缺碘或食物中含抗甲状腺的成分过多，或因消化道疾病而影响碘的吸收，以及先天缺乏合成甲状腺激素的酶或脱碘酶，以致合成发生障碍或碘的再利用难以实现，这样均将不同程度地影响甲状腺激素的生物合成。