促甲状腺激素是垂体前叶细胞合成和分泌的一种重要激素，通过血液循环到达甲状腺，与甲状腺滤泡上皮细胞的促甲状腺激素受体结合，发挥重要的生理作用。
它促进滤泡上皮细胞的增生，增强碘泵的活性，促进甲状腺滤泡上皮细胞对碘的摄取，促进甲状腺激素的合成，通过与滤泡上皮中溶酶体系的作用，使含有甲状腺激素的胶质小滴的甲状腺球蛋白分解，从而促进甲状腺激素的释放。简单一句话，促甲状腺激素的作用是全面促进甲状腺的生长和甲状腺合成释放甲状腺激素的功能。
除此以外，动物试验发现促甲状腺激素对甲状腺以外的组织也有作用，包括促进离体脂肪组织中脂肪的溶解，引起动物眶后水肿液的堆积，使眼球突出等。促甲状腺激素的分泌和合成，主要受下丘脑促甲状腺激素释放激素的刺激和甲状腺激素的反馈抑制，测血中促甲状腺激素的水平出现异常，提示甲状腺功能出现异常，需要进一步的诊治。