甲状腺激素可以直接作用于心肌，并增强心肌对儿茶酚胺的敏感性，使心率增快，心肌收缩力增强，传导加快，心输出量提高，同时加强周围血管，使脉压增大，血压偏高。甲状腺激素对心血管系统的作用是通过以下途径实现的:①使心肌肌浆网释放钙离子，从而激活与心肌收缩有关的蛋白质，增强心肌收缩力;②增加心脏的耗氧量;③对全身代谢的兴奋作用，使组织需氧量增加，对散热的需要增加，外周血管扩张.适量的甲状腺激素对维持正常的心血管系统的功能是必需的。但当甲状腺功能亢进时，甲状腺激素增多，可导致心率增快，心输出量增多，全身循环加速.严重者或病程过长者，则因心脏长期负荷过重，加上甲状腺激素使心肌耗氧量增加，导致心肌缺氧、变性，而出现心脏扩大，心律紊乱及心功能不全。甲状腺功能低减时，则出现心率缓慢.心排出量降低，严重时可出现心肌枯液性水肿，心包积液，心脏扩大，外周血管收缩，脉压变小，皮肤、脑、肾血流量降低，并由于胆固醇代谢障碍，血脂增高而导致动脉硬化。
甲状腺激素有促进代谢作用，并可影响胃肠蠕动，故甲状腺功能亢进患者由于胃肠蠕动增强，胃肠道排空增快，食物在小肠内转化时间缩短，患者常有食欲亢进、大便次数增多或腹泻.此外，甲状腺激素可使肝脏耗氧量增加，肝糖原缺乏，肝细胞缺氧而变性坏死，肝功能减退，表现为肝脏肿大、黄疸，甚至出现肝硬化。而甲状腺功能减退患者胃肠蠕动减慢，胃肠排空迟缓，常出现食欲下降、便秘和胀气。
甲状腺激素有维持正常造血功能的作用。甲状腺激素通过影响物质代谢的氧化过程和造血物质如铁、维生素B12等在小肠的吸收而作用于造血系统.甲状腺功能亢进时，甲状腺激素分泌过多，全身代谢率增高，可使造血原料代谢过快而损失，并可能使铁的利用发生障碍，从而也可引起贫血.甲状腺功能减退时，甲状腺激素缺乏，机体代谢率降低，血氧减少，骨髓造血功能下降.同时维生素B12代谢障碍，内因子缺乏，肠道对维生素B12吸收不良，可引起巨细胞性贫血。另外，甲状腺激素缺乏，可导致胃酸减少，食物中的铁质不能充分溶解转化为硫酸亚铁，肠道铁吸收减少，引起低色素小细胞性贫血。
