甲状腺ホルモンは脳の下垂体から出る甲状腺刺激ホルモン(TSH)により調節されます。甲状腺刺激ホルモンは脳の視床下部から出る甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン(TRH)により調節されます。脳の下垂体と視床下部には甲状腺ホルモン(T3、T4)の血液濃度を感知するセンサーがあり、甲状腺ホルモンはTSHとTRHを下げる働きがあります。このようにして甲状腺ホルモンが多くなりすぎ、少なくなりすぎないように上手く調節されています。
普通、甲状腺ホルモンが多すぎるとTSHが下がり、甲状腺ホルモンが少なすぎるとTSHが増加します。