Tiroksin hormonunun asıl görevi vücutta ısı üretimini arttırmaktır. Fazla salgılandığında bazal metabolizma yükselir, az salgılandığında da düşer. Bazal metabolizması yükselmiş olan bir ogranizma daha çok enerji üretir ve kullanır. Daha çok enerji kullanımıysa buna paralel olarak oksijen kullanımını da arttırır. Fazla enerji üretilen bir vücut dış ortam soğukluğuna karşı bir dayanıklıyken az enerji üretilen bir organizmada bu tam tersidir.
Vücudun temel maddelerinden biri olan proteinlerin gerek yapımı gerekse yıkımı tiroksin hormonu etkisiyle çoğalır. Protein yapımının artması büyüme çağındaki çocukların gelişmesi hızlandırır. Diğer enerji kaynakları yetersiz kaldığında ise vücut proteinleri yıkıp enerji hammaddesi olarak kullanır. Proteinler bu durumda yakılarak boşa harcanmış olur. Tiroksin hormonu az salgılandığında çocuklarda büyüme yavaşlar, zeka geriliği olur.
Bu hormon metabolizmayı hızlandırdığı için buna paralel olarak kan dolaşımını da arttırır. Özellikle küçük ve kılcal kan damarları genişler, kalp kası güçlenir ve daha hızlı çalışmaya başlar. Ancak uzun süreli tiroksin fazlalığında, bu hormonun proteinleri yıkıcı etkisi yüzünden kalp kası da zarar görür ve kalp yetmezliği gelişir.
Az salgılandığında kemik iliğindeki kan yapımı yavaşlarken, besinlerden B12 vitamini emilimi de azalır. Bunların her ikisinin toplam sonucu olarak “Anemi” gelişir.
Tiroksin hormonu sinir sistemi üzerinde de çok etkilidir. Beyin çalışmalarını kolaylaştırır ve hızlandırır. Tiroksinin fazla salgılandığı durumlarda zihinsel parlaklık çok kısa sürer, kişi bir süre sonra beyin çalışmalarından yorulur, uykusuzluk, sinirlilik, sıkıntı, kuşkuculuk gibi rahatsızlıklar belirir. Doğuştan tiroksin hormonunun az salgılandığı çocuklarda tiroksin hormonu dışarıdan verilmezse, ağır zeka ve bedensel bozuklukların gelişmesi önlenemez.