T4和蛋白結合緊密，清除緩慢，在血漿中的半衰期為7天；T3和蛋白結合相對鬆散，在血漿中清除的快，半衰期為1天。血漿中的T4100%來自甲狀腺，血漿中的T320%來自甲狀腺直接分泌，80%來自血漿T4在外周的轉化，95%以上RT3（反T3）來自T4在外周的脫碘作用。所以真正代表甲狀腺功能的應該是血清T4濃度，而不是T3濃度。
（4）甲狀腺激素在體內代謝部分是從腎髒直接濾出，部分在體內降解後排出。其在體內降解途徑：①經脫碘後排出；②經側鏈降解後排出；③甲狀腺激素的降解主要發生在肝髒，也在周圍肌肉組織降解代謝，生成無活性的碘化物。T4經5’脫碘酶作用從外環脫去1個碘生成T3；也可在5’脫碘酶作用下在內環脫去1個碘生成反T3（RT3）。T3的生物活性很強，RT3的活性很低。當患嚴重疾病、長期饑餓、營養不良及服用某些藥物如丙基硫脲嘧啶、類固醇和心得安時，5’脫碘酶活性受到抑製。5’脫碘酶活性增加，表現血清T3下降而RT3升高，這是機體在惡劣情況下保護自己的一種反應。當機體恢複正常時，5’脫碘酶活性也恢複正常，血清T3和RT3也隨著恢複正常。甲狀腺激素的代謝產物主要經過腎髒排出，少部分經過膽汁排入腸道，經肝－腸循環再進入血液被重新利用。尿碘含量占我們碘攝入量的90%左右，所以我們可以通過測定尿碘含量來估計每天碘的攝入量。
（5）甲狀腺激素除脫碘代謝外，還有其他代謝途徑，如T4和T3可被氧化脫碘生成四碘甲腺乙酸和三碘甲腺乙酸；T4與葡萄糖醛酸結合、T3與硫酸根結合從體外排出。