甲状腺激素的合成需要一种特殊的酶，也就是甲状腺过氧化物酶。甲状腺过氧化物酶是一种分子量大约为102KDa的膜结合糖蛋白，在甲状腺细胞的胶质面介导碘离子发生氧化，以及碘与甲状腺球蛋白的结合，从而促进甲状腺激素的合成。
甲状腺过氧化物酶在滤泡腔面的微绒毛处分布最为丰富，参与了甲状腺球蛋白酪氨酸残基的碘化和碘化酪氨酸的耦联作用，另外甲状腺过氧化物酶与自身免疫性的甲状腺疾病的发生和发展有着密切的关系。