甲状腺激素的分泌调节是一个复杂而精细的过程，主要通过下丘脑 - 垂体 - 甲状腺轴（HPT轴）进行调节，此外还存在自身调节和神经调节等方式。
首先是下丘脑 - 垂体 - 甲状腺轴的调节。下丘脑神经
内分泌细胞分泌促甲状腺激素释放激素（TRH），TRH经下丘脑 - 垂体门脉系统运输到腺垂体，作用于腺垂体的促甲状腺激素（TSH）细胞，刺激TSH的合成和释放。TSH是调节甲状腺生长和甲状腺激素合成与释放的主要激素，它作用于甲状腺，促进甲状腺腺泡上皮细胞增生，甲状腺血液供应增加，同时刺激甲状腺激素的合成与释放。当血液中甲状腺激素（T3和T4）水平升高时，T3和T4可与腺垂体促甲状腺激素细胞核内的特异性受体结合，影响基因表达，使TSH的合成与释放减少，同时还能降低腺垂体对TRH的反应性，从而使甲状腺激素分泌减少；反之，当血液中甲状腺激素水平降低时，TSH分泌增加，促使甲状腺激素分泌增加，以维持甲状腺激素水平的相对稳定，这种调节方式称为负反馈调节。
除了HPT轴的调节，甲状腺还具有自身调节机制。这是一种不依赖于TSH的自身调节，它可以根据碘供应的情况，自动调节甲状腺对碘的摄取以及甲状腺激素的合成与释放。当食物中碘含量不足时，甲状腺对碘的转运机制增强，对TSH的敏感性提高，使甲状腺激素的合成和释放不致因碘供应不足而明显减少；相反，当碘供应过多时，甲状腺摄碘减少，甲状腺激素合成和释放也减少，避免甲状腺激素合成过多。
另外，甲状腺的活动还受自主神经的调节。交感神经兴奋可促进甲状腺激素的合成与释放，而副交感神经兴奋则抑制甲状腺激素的分泌。这种神经调节可使甲状腺激素的分泌适应机体在特殊生理状态下的需要。
综上所述，甲状腺激素的分泌通过多种调节机制相互配合，使甲状腺激素的水平保持相对稳定，从而维持机体正常的生理功能。
