甲状腺的主要工作就是制造甲状腺激素。这个过程包括：摄取并浓集碘元素，将无机碘有机化，制造成甲状腺激素，储存在滤泡胶质中，然后按需要分泌到周围血液中等。这些环节节节相扣，就是甲状腺功能的全部，也是甲状腺激素生产的全过程。
食物中的碘以无机碘（碘化物）的形式被人体吸收。甲状腺天生就具有强大的摄碘能力。甲状腺是人体血液供应最丰富的器官，每小时流经甲状腺的血流可以将全身的血液廓清一遍。甲状腺可以从通过甲状腺滤泡上皮细胞膜上的碘泵，把血液中的碘浓缩25～50倍。甲状腺可以很快将摄取的碘有机化，即将无机碘在过氧化酶的催化下被氧化成活性碘，又在碘化酶的作用下，与甲状腺球蛋白中的酪氨酸结合生成碘化酪氨酸。碘化酪氨酸再进行耦合即生产出甲状腺激素。
甲状腺分泌的有活性作用的甲状腺激素，包括甲状腺素（T  ₄   ）和三碘甲状腺原氨酸（T  ₃   ）。另外还分泌微量的无生物活性的反三碘甲状腺原氨酸（rT  ₃   ），他们都是含碘的酪氨酸衍生物。成人甲状腺，每日分泌甲状腺素77～110微克，每日分泌T  ₃   只有6微克。T  ₃   在血液中浓度很低，但其生理活性却是T  ₄   （甲状腺素）的3～5倍，是体内甲状腺激素发挥作用的主要形式。人体内的T  ₄   全部来源于甲状腺制造，在碘充足时，T  ₃   则仅小部分由甲状腺生成，大部分是在甲状腺外的组织内由T  ₄   转变而来。在缺碘的时候，T  ₃   /T  ₄   的比值会升高，可以节约碘的用量。正常成人每日需要碘100～150微克，最低不得少于50微克，否则就会发生碘缺乏病。
甲状腺是人体内分泌腺中唯一能将合成的激素储存在细胞外的腺体。甲状腺制造激素的成品和半成品，是构成甲状腺滤泡内胶质的主要成分。甲状腺激素的储存量较大，一般可供人体2～3个月的需要。因此，当食物中缺碘时，不会立即出现甲状腺素不足的临床症状；同时维持正常的甲状腺功能，也无需每日不间断地从外界摄碘。同样，在对甲亢患者用抑制甲状腺素合成的药物（如他巴唑）进行治疗时，周围血液中的甲状腺激素的含量也不会马上减少，甲亢的症状也不会立即消失。在不用心得安控制心率的条件下，心率由快减慢，至少在20～30日后，才会显示症状好转，甲状腺功能检查开始明显改善。
另外，唾液腺、胃黏膜、乳腺、胎盘等也有摄取和浓集碘的能力，但不能使之有机化，不能使之转化成有机碘，更不能生成甲状腺素。这是它们与甲状腺摄碘性能本质的不同。但是由于它们也有强大的浓聚碘的能力，我们可以通过检测唾液中的含碘量，并与血浆中的含碘量比较，可以推测甲状腺的吸碘率，间接推测甲状腺的碘代谢水平。正常时唾液碘与血浆碘的比值是20:1。甲状腺滤泡内碘浓度比血浆高25～50倍。

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