T3是周邊組織將T4轉換產生的荷爾蒙，99.96%與蛋白質結合，其餘free T3具有生物活性，刺激基礎代謝率，包括糖類脂肪的利用，蛋白質的合成，骨質鈣的釋出，維它命代謝。在嬰兒，T3對於中樞神經系統的生長及發育相當重要。T3使用在診斷甲狀腺機能亢進，當症狀明顯，而T4不是很高時協助診斷，也用來診斷T3 thyrotoxicosis。
T3上升於TBG先天性的過量，Grave’s disease，懷孕，急性精神疾病，T3甲狀腺毒症，使用detrothyroxine、L-triiodothyronine、thyroxine、estrogen，T3也會上升。
T3下降於神經性厭食、子癇、TBG先天性不足、碘缺乏的甲狀腺腫(goiter)、肝硬化、黏液水腫(myxedema)、肥胖、腎衰竭、飢餓、甲狀腺切除、存在antithyroxine抗體時、非甲狀腺的急症疾病(Nonthyroidal illness、NTI)，還有使用到抗甲狀腺藥物、類固醇、止痛藥、心臟及精神神經科用藥，都可能得到偏低的數據。
甲狀腺功能檢查可以用來分辨甲狀腺primary or secondary的原因。
甲狀腺素T4是在甲狀腺內接受腦下垂體TSH的訊號，由iodide與thyroglobulin結合製造的，為T3主要材料。Total T4中也是極少部份的free T4具有生物活性，與free T3生理功能相同，也都具有負回饋來抑制TRH、TSH的釋出。
T4上升於Acute intermittent porphyria，primary biliary cirrhosis，TBG先天性的過量，飲食攝取碘過高，甲狀腺毒性腫(多結或單結)，Grave’s disease(突眼性甲狀腺腫)，甲狀腺機能亢進，懷孕，新生兒，急性精神疾病，初期的亞急性甲狀腺炎。
T4下降於肢端肥大症(acromegaly)，肝硬化，矮呆症(cretinism、myxedema)，子癇，TBG先天性不足，碘缺乏的甲狀腺腫(goiter)，慢性甲狀腺炎(Hashimoto’s)，蛋白質缺乏，肝硬化，腎病，腎衰竭，營養不良，飢餓，黏液水腫，腦下垂體功能不足，第三期的亞急性甲狀腺炎，甲狀腺切除，存在antithyroxine抗體時，非甲狀腺的急症疾病(Nonthyroidal illness、NTI)，手術後，放射性碘治療，還有使用到抗甲狀腺藥物、類固醇、止痛藥、心臟及精神神經科用藥，都可能得到偏低的數據。
TSH可以用來診斷分別primary或secondary hypothyroidism及作為治療效果偵測。TSH正常時一般不會有甲狀腺毛病，甲狀腺機能亢進時，TSH會很低，但TSH低於參考區間時，約有1/3的比率沒有甲狀腺亢進的症狀，因此TSH通常會與free T4等項目同時檢查。
Free T3上升於pituitary adenoma、toxic nodular goiter、thyrotoxicosis、resistance to thyroid hormone、T3 toxicosis、hyperthyroidism。這些甲狀腺功能亢進，total T3也會上升，當考慮蛋白質結合因素時可以測定free T3，例如familial dysalbuminemic hyperthyroxinemia。
Free T3下降於NTI(nonthyroidal illness)，生長激素不足，甲狀腺功能不足，神經性厭食，慢性腎衰竭。
T4治療甲狀腺功能不足時，可以偵測週邊轉換成具生物活性的free T3。
甲狀腺素T4，在循環中沒有和蛋白質結合者是具有生物活性的Free T4，刺激基礎代謝率，包括糖類脂肪的利用，蛋白質的合成，骨質鈣的釋出，維它命代謝。在嬰兒，T4對於中樞神經系統的生長及發育相當重要。Free T4對下視丘的thyroid releasing hormone(TRH)與腦下垂體的thyroid stimulating hormone(TSH)具有負回饋作用。考慮到蛋白質結合改變T4總量時，可以使用Free T4檢查；也有醫療院所在習慣上將Free T4列為常規檢查。
Free T4上升於甲狀腺機能亢進、急性精神疾病，以及使用藥物：amiodarone、heparin、propranolol、radiographic dyes、thyroxine。
Free T4下降於神經性厭食，甲狀腺功能不足，其它非甲狀腺的嚴重疾病，懷孕，以及使用藥物：carbamazepine、phenylbutazone、heparin、rifampicin、thiocyanate。
甲狀腺過氧化酶(TPO)存在於甲狀腺的濾泡細胞的頂端膜上，是一種內含原血紅素的醣苷基蛋白。甲狀腺過氧化酶是甲狀腺微小體抗原的主要成份，最主要的作用是催化甲狀腺球蛋白(Thyroglobulin)的酪胺基的碘化作用，合成T4、T3；出現抗甲狀腺過氧化酶自體抗體是甲狀腺自體免疫疾病的特徵之一。
測定抗甲狀腺過氧化酶自體抗體可幫助瞭解病人是否罹患甲狀腺自體免疫疾病；有超過90%的急性自體免疫甲狀腺炎的病人其抗甲狀腺過氧化酶自體抗體的血中濃度會上升，抗甲狀腺過氧化酶自體抗體能夠活化補體，與甲狀腺功能不足及甲狀腺機能低下有關；幾乎所有的橋本氏甲狀腺炎(Hashimoto’s disease)患者都有抗甲狀腺過氧化酶自體抗體的存在，而突眼性甲狀腺炎(Grave’s disease)患者則超過70%有抗甲狀腺過氧化酶自體抗體。另外在萎縮性甲狀腺炎和原發性黏液水種病人體內也有抗甲狀腺過氧化酶自體抗體，而甲狀腺功能正常的健康個體其抗甲狀腺過氧化酶自體抗體的濃度很低，但無任何臨床意義。
大約有5-9%的婦女在產後會發生甲狀腺炎，此時其血中的抗甲狀腺過氧化酶自體抗體的濃度會增加；要診斷是否患有產後甲狀腺炎可觀察抗甲狀腺過氧化酶自體抗體的出現與否，以及血中濃度的變化；雖然產後甲狀腺炎和抗甲狀腺過氧化酶自體抗體有關，但超過50%以上的抗甲狀腺過氧化酶自體抗體陽性的婦女不會形成甲狀腺功能不足。在臨床上檢測抗甲狀腺過氧化酶自體抗體對診斷產婦是否罹患突眼性甲狀腺炎(Grave’s disease)或橋本氏甲狀腺炎(Hashimoto’s disease)非常有用。
Thyroglobulin可以代表甲狀腺的活性，上升於甲狀腺分化癌，腺瘤、乳頭狀癌，因為很多甲狀腺疾病都會上升，因此不適用於手術前的偵測，但是手術後治療監視有否殘餘或復發，是很敏感的工具。
也可應用於甲狀腺機能亢進的病人，Thyroglobulin正常或偏低時，應該是Thyrotoxicosis factitia(外因性食入過量甲狀腺荷爾蒙)。本分析易受Anti-Thyroglobulin Ab干擾。
甲狀腺刺激免疫球蛋白結合作用在甲狀腺細胞上的TSH receptor，它會直接刺激甲狀腺表面產生cyclic AMP，使甲狀腺細胞間質酵素活化，進而分泌過量甲狀腺素，這種自體抗體的產生，不受大腦的抑制，致使甲狀腺機能亢進狀態逐漸嚴重，稱為「葛雷芙氏症(Grave’s disease)。
副甲狀腺分泌荷爾蒙，稱為Intact PTH，是完整的分子，在肝臟和腎臟代謝。PTH-i主導血漿鈣、磷的平衡，當身體自主感應血中鈣不足時，由副甲狀腺分泌PTH-i，刺激骨質釋出鈣、磷，並促進遠端腎小管回收鈣、減低近端腎小管再吸收磷的作用，回復血中鈣的平衡後，副甲狀腺再減少分泌PTH-i。當副甲狀腺腫瘤或增生時，持續釋出PTH-i到血流中，造成高血鈣的結果。檢驗PTH-i可以分辨高血鈣的肇因是副甲狀腺還是其它的原因，常常還會同時檢驗離子鈣。
PTH-i上升於低血鈣、鈣的吸收不良、慢性腎衰竭、維他命D缺乏、軟骨病、腎臟透析、異位性製造PTH-i、哺乳、懷孕、鱗狀細胞癌，還有副甲狀腺相關的機能亢進、增生、腺瘤、癌。老化的過程也會上升。
PTH-i下降於對於高血鈣的反應、自體免疫疾病、Grave’s、低血鎂、維它命A、D中毒、副甲狀腺功能不足或切除、使用thiazide利尿劑。