甲状腺除了受下丘脑-垂体-甲状腺轴的调节以外，它本身还具有独立的自身调节体系，甲状腺还可以通过调节自身的功能状态，让甲状腺自身能够适应机体碘浓度的变化，即使人体碘摄入波动于数微克至数毫克之间，甲状腺激素水平也依然能够保持在正常范围内。
虽然甲状腺具有强大的调节能力，但是这种自身调节能力是有限的，如果碘严重缺乏，并且持续时间较长，机体储存的碘消耗殆尽，依然会导致甲状腺激素水平显著降低，最终也会发生甲状腺功能减退症。当碘摄入不足时，甲状腺优先将T4转化为T3，而不是将T4转化为没有生物学活性的rT3，这就增加了碘的利用价值。当碘摄入过多时，初期甲状腺激素分泌增加，后期甲状腺内高浓度的碘抑制了有机化过程，从而抑制了甲状腺激素的分泌，即Wollff-Chaikoff效应的出现，这就保证了机体内甲状腺激素水平稳定，并能够维持正常的生理功能。