甲状腺激素分泌主要通过下丘脑-垂体-甲状腺轴调控，涉及神经调节、负反馈调节和自身调节三种机制。
下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素作用于垂体前叶，促使促甲状腺激素释放。促甲状腺激素刺激甲状腺滤泡上皮细胞合成和分泌甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸。血液中甲状腺激素水平升高时，会负反馈抑制下丘脑和垂体的激素分泌。甲状腺还能根据血碘浓度自主调节激素合成，碘充足时抑制碘摄取和有机化，缺碘时增强碘泵活性。
寒冷刺激通过交感神经兴奋促进甲状腺激素分泌。妊娠期人绒毛膜促性腺激素可刺激甲状腺激素分泌增加。某些药物如胺碘酮含碘量高，可能干扰甲状腺功能。甲状腺自身免疫性疾病如格雷夫斯病会导致甲状腺激素过度分泌，桥本甲状腺炎则导致分泌不足。
维持甲状腺激素正常分泌需保证适量碘摄入，成人每日需150微克碘，孕妇和哺乳期妇女需适当增加。海带、紫菜、碘盐等食物可补充碘元素。避免长期接触电离辐射和甲状腺毒性物质。定期体检监测甲状腺功能，出现怕热多汗、心悸手抖或怕冷乏力、体重异常变化等症状时及时就医。保持规律作息和适度运动有助于内分泌系统平衡。