甲狀腺是人體最大的內分泌腺體，位於甲狀軟骨下緊貼在氣管第三，四軟骨環前面，由兩側葉和峽部組成，平均重量成大約20-25g，女性略大略重。甲狀腺後面有甲狀旁腺4枚及喉返神經。血液供應有上下左右四條動脈，所以甲狀腺血供較豐富，腺體受頸交感神經節的交感神經和迷走神經支配，甲狀腺的主要功能是合成甲狀腺激素，調節機體代謝，一般人每日食物中約有100-200μg 無機碘化合物，經胃腸道吸收入血循環，迅速為甲狀腺攝取濃縮，腺體中貯碘約為全身的1/5。
碘化物進入細胞後，經過氧化酶的作用，產生活性碘迅速與膠質腔中的甲狀腺球蛋白分子上的酪氨酸基結合，形成一碘酪氨酸(MIT)和二碘酪氨酸(DIT)，碘化酪氨 酸通過氧化酶的作用，使MIT和DIT偶聯結合成甲狀腺素(T4)，MID和DIT偶聯結合成三碘甲狀腺原氨酸(T3)，貯存於膠質腔內，合成的甲狀腺素(T4)和三碘甲狀腺原氨酸(T3)分泌至血液循環後，主要與血漿中甲狀腺素結合球蛋白(TBG)結合，以利轉運和調節血中甲狀腺素的濃度。
甲狀腺素(T4)在外周組織經脫碘分別形成生物活性較強的T3和無生物活性的rT3。脫下的碘可被重新利用。所以，在甲狀腺功能亢進時，血 T4、T3及rT3均增高，而在甲狀腺功能減退時，則三者均低於正常值。甲狀腺素分泌量由垂體細胞分泌和TSH通過腺苷酸環化酶-cAMP系統調節。而TSH則由下丘腦分泌的TRH控制，從而形成下丘腦—垂體—甲狀腺軸，調節甲狀腺功能。
