甲狀腺濾泡上皮細胞的功能是濃聚體內的碘，并將濃集的碘合成甲狀腺激素而發揮生理作用。

甲狀腺濾泡旁還有甲狀腺濾泡旁細胞（即C細胞或也稱為明亮細胞），發生來源于外胚層，生理作用是分泌降鈣素。降鈣素主要作用于骨骼，遏制骨吸收并促使成骨細胞活性增加，使骨鈣和磷向血液中釋放減少，使血鈣下降。降鈣素受血鈣的影響，升高的血鈣刺激降鈣素釋放，下降的血鈣遏制降鈣素釋放。但是奇怪的是降鈣素缺乏或增多并不引起體內代謝異常，也就是說，降鈣素的生理作用是清楚的，但是其病理作用并不清楚，而甲狀腺激素缺乏或過多卻引起體內代謝明顯異常，所以我們將甲狀腺的主要功能稱為是制造、儲存和釋放甲狀腺激素，而忽略降鈣素的作用。

甲狀腺激素促使機體的氧化反應，促進機體產熱，提高機體的基礎代謝，同時甲狀腺激素還提高機體對兒茶酚胺的反應，增加交感神經的興奮性，促進機體對外界環境的反應。 甲狀腺激素作用于全身各個器官，各種組織。簡單地說：

①腦：調節情緒和一些細微的變化；

②心臟：增加心率和收縮力；

③脂肪：增加脂肪分解和產熱效應；

④骨髓：對正常的造血機制是必需的；

⑤神經：增加交感神經張力和反射；

⑥腎臟：增加自由水清除；

⑦骨：增加骨吸收。

此外甲狀腺激素還影響皮膚、毛發、肌肉和其他組織。