Hormon tiroid adalah turunan dari asam amino tirosin yang terikat secara kovalen dengan yodium. Dua hormon tiroid utama adalah:

• tiroksin (juga dikenal sebagai T4 atau L-3,5,3 ‘, 5’-tetraiodothyronine)
• Tri-iodotironina (T3 atau L-3,5,3′-triiodothyronine)

Seperti ditunjukkan dalam gambar berikut, hormon tiroid pada dasarnya adalah dua tirosin yang dihubungkan bersama dengan penambahan yodium pada posisi tiga atau empat pada cincin aromatik. Jumlah dan posisi yodium penting. Beberapa molekul iodinasi lain dihasilkan yang memiliki sedikit atau tidak ada aktivitas biologis; disebut “reverse T3” (3,3 ‘, 5’-T3) adalah contoh seperti itu.

Sebagian besar hormon tiroid yang dikeluarkan dari kelenjar tiroid adalah T4, tetapi T3 adalah hormon yang jauh lebih aktif. Meskipun beberapa T3 juga disekresikan, sebagian besar T3 berasal dari peniodinasian T4 dalam jaringan perifer, terutama hati dan ginjal. Deiodinasi T4 juga menghasilkan T3 terbalik, sebuah molekul tanpa aktivitas metabolisme yang diketahui.

Hormon tiroid tidak larut dalam air, dan lebih dari 99% T3 dan T4 yang bersirkulasi dalam darah terikat dengan protein pembawa. Pembawa utama hormon tiroid adalah globulin pengikat tiroksin, glikoprotein yang disintesis di hati. Dua pembawa impor lainnya adalah transthyretin dan albumin. Protein pembawa memungkinkan pemeliharaan kumpulan hormon tiroid yang stabil yang darinya hormon aktif dan bebas dilepaskan untuk diserap oleh sel target.