Skjoldbruskkirtlen er en del af hypothalamus-hypofyse-skjoldbruskkirtel-aksen, som er et godt eksempel på et negativt feedback-kontrolsystem. Skjoldbruskkirtlens produktion og sekretion af thyroxin og trijodthyronin stimuleres af det hypothalamiske hormon thyrotropin-frigivende hormon og det forreste hypofysehormon thyrotropin. Til gengæld hæmmer skjoldbruskkirtelhormonerne produktionen og sekretionen af både thyrotropinfrigivende hormon og thyrotropin. Den nedsatte produktion af skjoldbruskkirtelhormon resulterer i øget thyrotropinudskillelse og dermed øget udskillelse af skjoldbruskkirtelhormon. Dette genopretter serumkoncentrationerne af skjoldbruskkirtelhormon til normale niveauer (hvis skjoldbruskkirtlen ikke er alvorligt beskadiget). Omvendt hæmmer en øget produktion af skjoldbruskkirtelhormon eller indgivelse af høje doser af skjoldbruskkirtelhormon sekretionen af thyrotropin. Som følge af denne hæmning kan serumkoncentrationerne af skjoldbruskkirtelhormon falde til et normalt niveau. De komplekse interaktioner mellem skjoldbruskkirtelhormon og thyrotropin holder serumskjoldbruskkirtelhormonkoncentrationerne inden for snævre grænser. Hvis skjoldbruskkirtlen imidlertid er alvorligt beskadiget, eller hvis der sker en overdreven produktion af skjoldbruskkirtelhormon uafhængigt af thyrotropinstimulering, opstår der hypothyreose (skjoldbrist) eller hyperthyreose (skjoldbruskkirteloverskud).
Som nævnt ovenfor produceres en stor del af det triiodthyronin, der produceres hver dag, ved deiodination af thyroxin i extrathyroidale væv. Omdannelsen af thyroxin til trijodthyronin falder betydeligt som reaktion på mange ugunstige forhold, såsom underernæring, skade eller sygdom (herunder infektioner, kræft og lever-, hjerte- og nyresygdomme). Produktionen af trijodthyronin hæmmes også af sult og af flere lægemidler, især amiodaron, et lægemiddel, der anvendes til behandling af patienter med hjerterytmeforstyrrelser. I hver af disse situationer falder koncentrationerne af trijodthyronin i serum og væv. Dette fald i produktionen af triiodothyronin kan være en gavnlig tilpasning til sult og sygdom, fordi det reducerer nedbrydningen af protein og bremser brugen af næringsstoffer til at generere varme, hvorved vævsintegriteten opretholdes og energiressourcerne bevares.
Den føtale skjoldbruskkirtel begynder at fungere omkring 12 svangerskabsuge, og dens funktion øges gradvist herefter. Inden for få minutter efter fødslen er der en pludselig stigning i thyrotropinsekretionen, efterfulgt af en markant stigning i serumthyroxin- og trijodthyroninkoncentrationerne. Koncentrationerne af skjoldbruskkirtelhormoner falder derefter gradvist og når voksenværdierne ved puberteten. Skjoldbruskkirtelhormonsekretionen stiger hos gravide kvinder. Derfor har kvinder med skjoldbruskkirtelmangel, der bliver gravide, normalt brug for højere doser af skjoldbruskkirtelhormon, end når de ikke er gravide. Der er kun få ændringer i skjoldbruskkirtelsekretionen hos ældre voksne sammenlignet med yngre voksne.