De werking van de schildklier wordt geregeld door de hypofyse. Dit is een klein orgaan dat als een aanhangsel onder aan de hersenen zit. Deze hypofyse, die we dus ook wel hersenaanhangselklier noemen, produceert talrijke hormonen. Een van die hormonen, het zogenaamde thyreoïd-stimulerend hormoon (TSH) of thyreotropine, zet de schildklier aan tot de productie van het schildklierhormoon. Op zijn beurt staat de hypofyse overigens weer onder controle van de hypothalamus (een hoger hersencentrum), die het thyreotropin-releasing hormone (TRH) produceert.
De werking van de schildklier wordt evenwel niet alleen 'van buitenaf' geregeld. In de schildklier vindt namelijk ook een soort zelfregulering plaats. Die zelfregulering houdt in dat de schildklier de opname van het jodium tijdelijk kan verminderen als er te veel van in de omgeving (het bloed) aanwezig is.

De werking van het hypofyse-hormoon TSH wordt voor een deel weer afgeremd door de schildklierhormonen T4 en T3. Deze afremming van TSH vindt plaats door middel van een negatief terugkoppelingsmechanisme en alhoewel T4 wordt opgevat als een voorstadium voor het hormoon T3, verloopt de terugkoppeling naar TSH voornamelijk via dit T4. Dit is mogelijk omdat de hypofyse in staat is om T4 om te zetten in T3, wat we dan weer lokale of perifere conversie noemen. Het lijkt er overigens op dat niet alle organen in het lichaam in staat zijn om in dezelfde mate T4 in T3 om te zetten, zoals de hypofyse dat kan.

Het schildklierhormoon wordt in het bloed vervoerd door eiwitten, waarbij het voor meer dan 99,5% aan die eiwitten gebonden is, en dan in het bijzonder aan het thyroxinebindend globuline (TBG), het thyroxinebindend prealbumine (TBPA) en aan het albumine. Het kleine vrije deel is in feite het actieve hormoon.
Na vervoer worden T3 en T4 in de weefsels opgenomen. Het T4 wordt dan voor een deel omgezet in het actieve T3 (perifere conversie) en voor een deel afgebroken. Het T3 heeft zijn effect via de T3 kernreceptor. De afgebroken bestanddelen van het schildklierhormoon komen terecht in de enterohepatische (darm-lever) kringloop.



Bij de perifere conversie kan ook het waarschijnlijk biologisch inactieve reverse T3 (r T3) gevormd worden. Zowel T3 als r T3 worden uit T4 gevormd door afsplitsing van één jodiumatoom van respectievelijk de buiten- en binnenring van het T4-molecuul.