甲状腺激素的分泌受到多种因素的调节，如神经系统的调节、内分泌系统的反馈调节以及内分泌、免疫系统和神经系统之间的相互调节。甲状腺激素的分泌直接受下丘脑控制，分泌促甲状腺激素释放激素和抑制激素。甲状腺激素的分泌受腺垂体分泌的促甲状腺激素的调节；下丘脑、垂体和甲状腺之间存在反馈调节。，保持三者之间的动态平衡。
甲状腺功能活动主要由下丘脑精确调节。垂体。甲状腺轴的调节。该系统在正常情况下通过负反馈调节回路维持恒定的甲状腺激素分泌。此外，甲状腺具有一定程度的自身调节和神经调节能力。
下丘脑-腺垂体-甲状腺轴的调节
下丘脑促甲状腺激素释放激素的作用。促甲状腺激素释放激素（TRH）由下丘脑分泌，是由焦谷氨酸、组氨酸和脯氨酰胺组成的三肽。人工合成，分子量3624，溶于水，比较稳定。
TRH主要由下丘脑室旁核、背侧视交叉和背内侧核的小细胞部分的神经元产生，这些神经元的突起参与形成结节漏斗部。神经元产生的TRH通过漏斗结节束释放到正中隆起的毛细血管网，并通过垂体门脉系统到达腺垂体中分泌TSH的嗜碱性细胞。它首先与细胞膜上的特定受体结合。激活膜上的腺苷酸环化酶可通过增加cAMP浓度来促进细胞内储存的TSH的释放。其效果非常迅速。TRH静脉注射给动物后，血浆TSH含量在几秒钟内显着增加。
下丘脑神经元可受某些环境因素的影响而改变TRH的分泌，终影响甲状腺的分泌活动。例如，冷刺激信息到达中枢神经系统后，通过一定的神经连接，TRH分泌增加，然后通过TSH的作用促进T4和T3的分泌。
