甲状腺は脳下垂体から分泌される甲状腺刺激ホルモン(TSH)によって甲状腺ホルモン分泌の調節を受けています。たとえば甲状腺が働かなくなると甲状腺ホルモンの分泌が低下します。その結果、血液中の甲状腺ホルモン濃度が低下し、脳下垂体はそれを感知して甲状腺刺激ホルモンをたくさん分泌します。

反対に血液中の甲状腺ホルモン濃度が上がりすぎると脳下垂体は、それを感知して甲状腺刺激ホルモンの分泌を減らします。（ネガティブフィードバック）

また脳下垂体の異常によっても甲状腺はホルモンの分泌を変化させます。
脳下垂体の働きが悪くなると甲状腺刺激ホルモンの分泌が低下するために甲状腺の機能は低下します。

脳下垂体に甲状腺刺激ホルモンを分泌するような腫瘍ができると甲状腺は刺激を受けて甲状腺ホルモンをたくさん分泌します。