促甲状腺激素来自垂体前叶，其分泌的激素会调节甲状腺来分泌T3、T4，完成甲状腺素在机体的很多功能。血中的T3、T4水平还会影响垂体，垂体对促甲状腺激素释放也有影响作用。促甲状腺激素除了受T3、T4影响，还会受下丘脑的影响。

下丘脑会分泌促甲状腺激素释放激素，其作用到垂体来分泌促甲状腺激素。促甲状腺激素再到甲状腺，促进甲状腺分泌T3、T4，完成其所有的甲状腺素的代谢功能。如果甲状腺正常，会有负反馈作用，会抑制促甲状腺激素的合成，尤其是在甲亢的时候。

如果甲状腺功能亢进，甲状腺分泌就不受促甲状腺激素的控制，就会多分泌T3、T4，血液中较高的T3、T4就会抑制垂体，不分泌足量的促甲状腺激素。如果促甲状腺激素分泌减少，对甲状腺的刺激就减少，是机体的负反馈。

一般垂体的疾病可能会影响促甲状腺激素水平，包括甲状腺炎、垂体炎、垂体手术等都会影响促甲状腺激素的水平。