甲状腺激素由甲状腺分泌，对机体多种生理功能起关键作用，包括调节新陈代谢、影响生长发育、对心血管、消化系统、神经系统、内分泌系统均有作用，特殊人群中孕妇、新生儿、老年人甲状腺激素异常会有相应不良影响。
调节新陈代谢：甲状腺激素能促进三大营养物质（碳水化合物、脂肪、蛋白质）的氧化分解，增加机体的耗氧量和产热量，维持机体的基础代谢率。例如，甲状腺激素可以加速细胞内葡萄糖的氧化利用，为机体的各种生命活动提供能量。研究表明，甲状腺激素水平正常时，机体的能量代谢处于稳定状态，而甲状腺功能亢进时，机体代谢加快，会表现为怕热、多汗等；甲状腺功能减退时，机体代谢减缓，出现畏寒等表现。
影响生长发育：对于生长发育尤其对骨骼和神经系统的发育至关重要。在幼年时期，甲状腺激素缺乏会导致呆小病（克汀病），表现为身材矮小、智力低下。这是因为甲状腺激素能促进骨骼的生长和成熟，促进神经细胞的增殖、分化以及髓鞘形成等，保障神经系统的正常发育。在胚胎期和婴儿期，甲状腺激素缺乏会严重影响神经系统的发育和骨骼的生长，导致不可逆的生长发育障碍。
对心血管系统的作用：甲状腺激素能使心肌收缩力增强，心率加快，心输出量增加。它可以提高心肌细胞膜上肾上腺素能受体的敏感性，增加心肌对儿茶酚胺的反应性。甲状腺功能亢进患者常出现心动过速等心血管症状；而甲状腺功能减退时，可能出现心率减慢等情况。
对消化系统的作用：促进胃肠道的蠕动和消化腺的分泌，有利于食物的消化和营养物质的吸收。甲状腺激素正常时，胃肠道的消化吸收功能维持正常；甲状腺功能亢进时，胃肠蠕动加快，可能出现食欲亢进但体重下降等情况；甲状腺功能减退时，胃肠蠕动减慢，会出现食欲减退、腹胀等消化不良症状。
对神经系统的作用：维持中枢神经系统的兴奋性。甲状腺激素能影响神经细胞的兴奋性和神经递质的合成与释放等。在成人，甲状腺激素缺乏时，会出现精神萎靡、嗜睡等神经系统兴奋性降低的表现；甲状腺功能亢进时，患者可能出现易激动、烦躁失眠等神经系统兴奋性增高的症状。
对内分泌系统的作用：对其他内分泌腺的功能有调节作用。例如，甲状腺激素可以通过反馈调节影响垂体促甲状腺激素（TSH）的分泌，同时也参与对肾上腺皮质、性腺等内分泌功能的调节。
对于特殊人群，孕妇如果甲状腺激素水平异常会影响胎儿的生长发育，尤其是神经系统和骨骼的发育，所以孕妇需要密切监测甲状腺功能；新生儿先天性甲状腺功能减退如果不及时治疗会导致严重的智力和生长发育障碍，所以需要在新生儿期进行筛查；老年人甲状腺功能减退时，机体代谢减缓，可能伴有心血管系统的退行性病变，甲状腺激素替代治疗时需要更加谨慎监测，避免心脏负担加重等情况。
