甲状腺激素在甲状腺内合成并释放入循环，在外周组织中进行脱碘代谢产生一系列的含碘代谢产物。因此，检测血清甲状腺激素及含碘化物水平，可以反映机体的甲状腺功能状态。

血液中甲状腺激素包括血清总甲状腺素、血清总三碘甲腺原氨酸、血清游离T4和游离T3、血清反T3。血清总甲状腺素水平如果过高，那提示存在甲状腺功能亢进症状态。还可见于正常甲状腺功能状态的高甲状腺素血症，以及在严重的全身性甲状腺激素抵抗综合症时，虽然测定血清总T4值可升高，但是机体总属于甲状腺功能低下状态。

血清总T3的水平变化常常与总T4改变平行，在甲亢时增高，甲减时降低。在甲亢或甲亢复发的早期，血清总T3水平增高常常较快、较早，因此总体上测定对诊断甲亢较敏感，血清游离T3及T4水平升高，常见于甲亢、甲状腺激素抵抗综合征、低T3综合征及药物影响。