甲状腺素的主要作用是促进物质与能量代谢，促进机体生长发育，调节机体各器官系统功能。

1. 增加全身组织细胞的氧消耗和热量产生。

2. 促进人体生长发育和组织分化。

甲状腺激素是维持人类和哺乳动物正常生长和发育不可缺少的激素，特别是对骨和脑的发育尤为重要。甲状腺功能低下的儿童，表现为以智力迟钝和身材矮小为特征的呆小病。

3. 调节机体各器官系统功能

对神经系统的影响：甲亢时，神经系统兴奋性增高，主要表现为烦躁，注意力不集中，过敏疑虑，多愁善感，喜怒无常等，甲低时，兴奋性降低，出现记忆力减退，说话和行动迟钝，淡漠无情与终日嗜睡状态。

调节心血管系统活动：甲状腺激素对心血管系统的活动有明显的影响，甲状腺素可使心率增快。心缩力增强，心输出量与心脏做功增加。

调节血液系统：促进红细胞生成素升高，促进红细胞生成，促进氧合血红蛋白释放氧，有助于组织供氧。

调节呼吸系统：保持低氧和高碳酸血症对呼吸中枢的兴奋作用，使肺泡表面活性物质生成增加，使呼吸频率加快、深度增大。

调节消化系统：维持正常的胃肠蠕动，促进肠黏膜的吸收。

调节泌尿系统：提高肾小球滤过率，促进水的排出，使细胞外液量减少。

调节内分泌和生殖系统：促进激素的分解和代谢，维持正常性欲、性功能和性腺功能。

对骨骼系统的调节：促进骨骼肌糖原分解，促进肌细胞蛋白质合成和分解，甲状腺还可以分泌降钙素参与机体钙、磷的代谢过程。