Sköldkörteln är en del av hypotalamus-hypofysen-sköldkörtelaxeln, som är ett utmärkt exempel på ett negativt återkopplat kontrollsystem. Sköldkörtelns produktion och sekretion av tyroxin och trijodtyronin stimuleras av det hypotalamiska hormonet tyrotropinfrisättande hormonet och det främre hypofyshormonet tyrotropin. Sköldkörtelhormonerna hämmar i sin tur produktionen och utsöndringen av både thyrotropinfrisättande hormon och thyrotropin. Minskad produktion av sköldkörtelhormon resulterar i ökad sekretion av thyrotropin och därmed ökad sekretion av sköldkörtelhormon. Detta återställer serumkoncentrationerna av sköldkörtelhormon till normala nivåer (om sköldkörteln inte är allvarligt skadad). Omvänt hämmar ökad produktion av sköldkörtelhormon eller administrering av höga doser av sköldkörtelhormon sekretionen av thyrotropin. Som ett resultat av denna hämning kan koncentrationerna av sköldkörtelhormon i serum sjunka till normala nivåer. De komplexa interaktionerna mellan sköldkörtelhormon och tyrotropin håller serumsköldkörtelhormonkoncentrationerna inom snäva gränser. Om sköldkörteln är allvarligt skadad eller om det sker en överdriven produktion av sköldkörtelhormon oberoende av thyrotropinstimulering, uppstår dock hypotyreos (sköldkörtelbrist) eller hypertyreos (sköldkörtelöverskott).
Som nämnts ovan produceras en stor del av det trijodtyronin som produceras varje dag genom dejodering av tyroxin i extrathyroidala vävnader. Omvandlingen av tyroxin till trijodtyronin minskar avsevärt som svar på många ogynnsamma förhållanden, t.ex. undernäring, skada eller sjukdom (inklusive infektioner, cancer och lever-, hjärt- och njursjukdomar). Produktionen av trijodtyronin hämmas också av svält och av flera läkemedel, särskilt amiodaron, ett läkemedel som används för att behandla patienter med hjärtrytmstörningar. I var och en av dessa situationer minskar koncentrationerna av trijodtyronin i serum och vävnad. Denna minskning av triiodtyroninproduktionen kan vara en fördelaktig anpassning till svält och sjukdom eftersom den minskar nedbrytningen av protein och bromsar användningen av näringsämnen för att generera värme, vilket upprätthåller vävnadsintegriteten och bevarar energiresurserna.
Den fetala sköldkörteln börjar fungera vid cirka 12 veckors dräktighet, och dess funktion ökar successivt därefter. Inom några minuter efter födseln sker en plötslig ökning av thyrotropinsekretionen, följt av en markant ökning av koncentrationerna av serumtyroxin och trijodtyronin. Koncentrationerna av sköldkörtelhormoner sjunker sedan gradvis och når vuxenvärden vid puberteten. Sköldkörtelhormonsekretionen ökar hos gravida kvinnor. Därför behöver kvinnor med sköldkörtelbrist som blir gravida vanligtvis högre doser av sköldkörtelhormon än när de inte är gravida. Det finns små förändringar i sköldkörtelsekretionen hos äldre vuxna jämfört med yngre vuxna.