即甲状腺细胞分泌的四碘甲腺原氨酸（T4，又称甲状腺素）和三碘甲腺原氨酸（T3）。正常人每天约分泌80～100微克甲状腺激素，T4占总分泌量的90％，在外周组织中有一部分T4转化为T3，T3的活性比T4大2～5倍，作用快；T4作用时间比T3长3～4倍。甲状腺激素主要的生物学作用是促进物质与能量代谢，促进生长和发育过程。其作用广泛，机制复杂：（1）促进新陈代谢。提高绝大多数组织细胞的耗氧率，增强产热，使基础代谢率升高。甲状腺机能亢进者，基础代谢率较正常人高30～100％，反之，甲状腺机能减退者，基础代谢率较正常人低20～40％。促进蛋白质合成代谢，呈正氮平衡。促进糖的吸收、肝糖元分解及外周组织对糖的利用，血糖耐量试验可在正常范围。促进脂类的分解、氧化。（2）促进生长发育。主要促进脑、长骨和性腺的生长与发育；促进形态分化。特别在出生后头4个月，影响最大。（3）兴奋神经系统。成年人的神经系统已分化成熟，甲状腺激素主要使中枢神经系统兴奋，甲亢患者注意力不易集中、多愁善感、喜怒无常、烦燥不安、多言及易失眠等。甲状腺机能低落者，则中枢神经系统的兴奋降低。（4）作用于心肌，增强其收缩力；加强或调制其他激素的作用。