(一)產熱：甲狀腺激素能加速體內細胞氧化反應的速度，從而釋放熱量，稱為產熱效應。
(二)調節生長、發育：甲狀腺激素對生長髮育的影響與年齡有關。年齡愈小，缺乏甲狀腺激素對生長髮育受阻的影響愈明顯。甲狀腺激素對胎兒的發育，特別對神經系統及骨骼系統的生長髮育有促進作用。其不僅促進身體各器官及身高的生長髮育，而且在促進胎兒形態分化方面起著重要作用，即促進胎兒從簡單結構向複雜結構發展。
胎兒11周時甲狀腺可分泌甲狀腺激素，到15周需要足夠的甲狀腺激素，而母體甲狀腺激素不易透過胎盤，故胎兒主要依靠自身分泌的甲狀腺激素促進生長髮展。當胎兒由於各種原因導致胎兒甲狀腺分泌不足時，而導致先天性甲狀腺功能減退，即克汀病，不僅身體發育不良，而且大腦發育不良，表現為呆小症。由於母體的甲狀腺激素可少量透過胎盤進入胎兒體內，故在生過克汀病兒的母親懷孕期間，可給予較大劑量的甲狀腺片預防之。
人類在幼年期需T4，而且T4能使它分泌的GH產生其最大的生物效應。在兒童期，甲狀腺激素缺乏的病人其全身身長的上、下比例任為嬰兒型，骨骼的骨化及腕骨等骨骼的出現延遲，牙齒髮育受阻，面板粗糙，在成年人出現粘液性水腫。
(三)對水和電解質代謝的影響：有人給予甲狀腺功能正常的人及粘液性水腫的病人較大劑量的甲狀腺，結果發現尿中有鉀、鈉丟失現象
(四)對蛋白質代謝的影響： 甲狀腺功能亢進時蛋白質分解代謝增強
(五)對碳水化合物代謝的影響：
1、糖的吸收。
2、糖元合成。
3、糖的利用。
(六)對脂肪代謝的影響：T4加速膽固醇的合成、分解及在膽汁中的排洩。甲狀腺功能減退時，血膽固醇增高;甲狀腺功能亢進使膽固醇分解和排洩加分解和排洩加速而血濃度降低
(七)對維生素代謝的影響
體內胡蘿蔔素轉變成維生素A需有T4存在，甲狀腺功能減退病人中胡蘿蔔素增多，使面板呈現黃色。
(八)對肌肉代謝的影響：特別是心肌易受累。
(九)心血管系統：甲狀腺激素促進心率增快，心肌收縮力增強。
(十)對交感神經的作用：甲狀腺激素正常對神經系統發育及功能調節十分重要。在胎兒及幼年期缺乏甲狀腺激素，使大腦組織受到損害比其他任何組織都嚴重。由胚胎期缺乏甲狀腺激素引起的克汀病，智力發育受阻，出現痴呆;而成年期缺乏則引起粘液性水腫，病情嚴重時表現反應遲鈍，智力減退，經甲狀腺激素治療後，智力可完全恢復正常，而克汀病則改善甚少。甲狀腺功能亢進者，由於甲狀腺素過多，神經興奮性增強，易激動、煩躁、肌肉顫動。由於植物神經興奮性亦增強，出現胃腸蠕動增強，多汗等。甲狀腺激素的許多作用，特別是對心血管系統的作用，與兒茶酚胺反應很敏感，甲狀腺激素使心肌細胞內的兒茶酚胺受體數目增多，使兒茶酚胺受體作用增強，β-腎上腺素能受體阻滯劑，可控制甲亢某些症狀，而耗氧量則不受其控制。
(十一)對血液系統的影響：甲狀腺功能減退病人造血功能減退，骨髓造血活力減弱而產生貧血，淋巴細胞相對增多。
(十二)肺臟：甲狀腺功能正常時，缺氧及高碳酸血癥增強呼吸中樞的興奮性。
(十三)內分泌系統：甲狀腺激素能使各種激素及藥物的代謝和清除率增加，如使類固醇激素清除增快，從而引起補償性生成增高。40％的甲狀腺功能減退病人有高催乳素血癥，在給予甲狀腺激素治療後可恢復正常。
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