Tarczyca jest dużym gruczołem wydzielania wewnętrznego, położonym na przednio-bocznej powierzchni szyi, o masie średnio u noworodka 1,5g, a u osoby dorosłej 20-30g. Czynność tarczycy polega na wytwarzaniu i wydzielaniu do krwi trzech głównych hormonów: tyroksyny (T4), trójjodotyroniny (T3) oraz kalcytoniny. T4 i T3 są hormonami produkowanymi przez komórki pęcherzykowe tzw. tyreocyty, istotnym składnikiem tych hormonów jest jod. Kalcytonina jest syntetyzowana w komórkach okołopęcherzykowych, uczestniczy w przemianie wapniowo-fosforanowej ustroju, obniża poziom wapnia i fosforanów w surowicy krwi, a jej główna rola fizjologiczna polega na utrzymaniu właściwej struktury i czynności układu kostnego.

Tyroksyna (T4) wytwarzana jest wyłącznie w gruczole tarczowym, stanowi podstawowy produkt wydzielniczy tarczycy. T3 także jest produkowana przez gruczoł tarczowy, ale 60% - 80% tego hormonu powstaje pozatarczycowo, na drodze dejodynacji T4 w tkankach obwodowych. Biosynteza T4 i T3 w tarczycy jest procesem kilkuetapowym, dla prawidłowej syntezy konieczne jest właściwe stężenie jodu w gruczole, jego aktywny wychwyt przez komórki pęcherzykowe, obecność swoistego białka tyreoglobuliny oraz sprawnych układów enzymatycznych: peroksydazy tarczycowej, układu generującego nadtlenek wodoru, dejodynazy tarczycowej oraz enzymów proteolitycznych.

Czynność tarczycy jest regulowana przez umiejscowiony w ośrodkowym układzie nerwowym (o.u.n.) układ, na który składa się hormon tyreotropowy (TSH) produkowany w przysadce mózgowej oraz neurohormon podwzgórzowy (TRH), stymulujący wydzielanie TSH. W mechaniźmie ujemnego sprzężenia zwrotnego wytwarzana lokalnie w przysadce T3 wywiera wpływ hamujący na uwalnianie TSH. Działanie TSH na komórkę pęcherzykową tarczycy odbywa się poprzez interakcję z błonowym receptorem TSH, co aktywuje dwie drogi przekazu wewnątrzkomórkowego. Dochodzi do zwiększenia aktywnego wychwytu jodu, nasilenia biosyntezy i uwalniania hormonów tarczycy do krwiobiegu, zwiększa się synteza tyreoglobuliny, a także następuje wzrost i proliferacja tyreocytów.

Hormony tarczycy we krwi są transportowane przez swoiste białka nośnikowe produkowane w wątrobie: alfa globulinę (TBG) i prealbuminę (TBPA) oraz przez nieswoisty nośnik albuminowy (TBA). Tyroksyna jest silniej przyłączana do białek nośnikowych niż T3. Jodotyroniny związane z białkami są nieaktywne hormonalnie, stanowią rodzaj magazynu. W krwiobiegu ok. 0,03% T4 i 0,3% T3 znajduje się w stanie wolnym (FT4, FT3) mogą one przenikać do wnętrza komórek i wywierać działanie biologiczne. Receptory hormonów tarczycy znajdują się w błonie komórkowej, mitochondriach i jądrze komórkowym. Receptor jądrowy T3 jest najważniejszy dla komórkowej ekspresji hormonów tarczycy.

Działanie hormonów tarczycy w ustroju zapewnia prawidłową czynność wszystkich tkanek, a w okresie rozwojowym warunkuje prawidłowy rozwój organizmu. Hormony tarczycy regulują podstawową przemianę materii, zwiększają produkcję ciepła oraz zużycie tlenu, zwłaszcza w wątrobie, mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym, nerkach. W stężeniu fizjologicznym wywierają anaboliczne działanie na syntezę białek, synergistycznie z hormonem wzrostu. Regulują przemianę kreatyny w mięśniach szkieletowych oraz procesy skurczu mięśni. W odniesieniu do gospodarki węglowodanowej przyspieszają jelitowe wchłanianie cukrów, zwiększają syntezę glikogenu i utlenianie heksoz. Na przemianę lipidową działają katabolicznie, aktywując lipazę w tkance tłuszczowej. Wzmagają syntezę i przyspieszają utlenianie kwasów tłuszczowych, podobnie zwiększa się synteza i obwodowe zużycie cholesterolu. Uczestniczą w utrzymaniu homeostazy wapniowej oraz wodno-elektrolitowej. Hormony tarczycy nasilają działanie amin katecholowych poprzez zwiększenie ich wiązania z receptorem Beta-adrenergicznym i większą odpowiedź postreceptorową.

Hormony tarczycy są niezbędne dla prawidłowego rozwoju płodu, wzrostu i rozwoju w okresie postnatalnym. U płodu zależny od hormonów tarczycy jest przede wszystkim rozwój mózgu, układu kostnego i zawiązków zębów. Wzrastanie płodu w mniejszym stopniu zależy od stężenia hormonów tarczycy, dzieci z atyreozą rodzą się zwykle z prawidłową długością i masą ciała.

Po urodzeniu, w każdym okresie życia dziecka proces wzrastania i dojrzewania wiąże się z odpowiednim do aktualnych potrzeb stężeniem hormonów tarczycy. Ich wpływ na wzrost somatyczny i szkieletowy częściowo jest bezpośredni, a częściowo odbywa się na drodze stymulacji syntezy hormonu wzrostu, insulinopodobnego czynnika wzrostowego I (IGF-I) i białek transportujących dla IGF-I. Bierze się pod uwagę możliwość działania hormonów tarczycy w tkankach poprzez produkowane lokalnie czynniki wzrostowe m.in. nabłonkowy czynnik wzrostowy (EGF), czynnik wzrostowy nerwów (NGF), czy erytropoetynę (EP). Podobnie jak w okresie życia płodowego, także w okresie noworodkowym i pierwszych miesiącach życia dziecka hormony tarczycy są niezbędne dla prawidłowego rozwoju o.u.n. Od urodzenia do 3 roku życia masa mózgu wzrasta trzykrotnie. W tym czasie dochodzi do różnicowania się neuronów, namnażają się komórki glejowe, wzrasta liczba dendrytów, rozwijają się synapsy nerwowe, zachodzi proces mielinizacji włókien nerwowych, kończący się na ogół ok. 24 mies. życia dziecka.