主要作用是促进物质与能量代谢，促进生长和发育：
①产热效应：甲状腺激素显著的加速体内物质氧化，增加组织器官耗O2量和产热量。1mgT4使机体产热量增加约4200kJ，基础代谢率提高28%。
②对物质代谢的影响：甲状腺激素对糖代谢的作用呈双向性。
糖代谢：促进小肠黏膜对糖的吸收，增强糖原分解，使血糖升高;另外，增加胰岛素分泌，促进外周组织对糖的利用，使血糖降低。甲亢时，常表现为血糖升高，有时伴有糖尿。
脂肪代谢：加速机体脂肪酸氧化供能，加速胆固醇降解并增强儿茶酚胺与胰高血糖对脂肪的分解作用;
蛋白质代谢：加速肌肉、骨骼、肝、肾等组织蛋白质的合成，尿氮减少，表现为正氮平衡，有利于幼年时期机体的生长发育。但甲状腺激素分泌过多则又加速组织蛋白质分解，特别是骨骼肌蛋白质分解，故甲亢时出现肌肉消瘦乏力，生长发育停滞。
③甲状腺激素：对机体的正常生长发育成熟是必需的，特别对儿童期脑和骨的生长发育尤为重要。在人和哺乳类动物，甲状腺激素能刺激骨化中心发育，软骨骨化，促进长骨的生长;还通过促进某些生长因子合成，促进神经元分裂，轴、树突形成，以及髓鞘及胶质细胞的生长。因此，在缺乏甲状腺激素分泌的情况下，大脑发育和骨骼成熟全都受损，导致呆小症。