促甲状腺激素是腺垂体分泌的一种内分泌激素，主要有几个方面作用，一个方面是促进甲状腺细胞的增殖，还可以调控甲状腺血液供应，调控甲状腺组织分泌甲状腺激素。
促甲状腺激素受两方面调控，由于下丘脑促甲状腺激素释放激素调控，这是上游信号，调控甲状腺功能，同时也会接受甲状腺所分泌的甲状腺激素的负反馈调控。甲状腺分泌激素相当高，也会抑制垂体继续分泌促甲状腺激素。
因此，下丘脑-垂体和甲状腺疾病都可能影响TSH，即促甲状腺激素水平变化；
同时TSH水平变化也可以反映下丘脑、腺垂体、甲状腺功能。比如甲状腺功能低下的时候，甲状腺素水平比较 低，这时候下丘脑就可以分泌更多激素给腺垂体，腺垂体分泌TSH水平就会升高，所以TSH水平如果比较高，可以反映甲状腺功能低下状态。
如果甲状腺功能亢进，也就是甲状腺素水平非常高，反馈抑制TSH，TSH水平比较低。
做甲状腺癌手术后内分泌治疗的时候，人为给予外源性甲状腺激素，这时候体内甲状腺素水平升高，抑制腺垂体分泌TSH，减少TSH对甲状腺腺细胞增殖作用，起到抑制肿瘤作用。