血清游离甲状腺素指的是血清的游离T4，甲状腺在垂体分泌的促甲状腺激素TSH的作用下可以分泌甲状腺激素。甲状腺球蛋白上的T4数量远远超过T3，所以甲状腺分泌的激素中T4占总量的90%。
T3的分泌量较少，但是其生物活性大，T4释放入血以后一部分与血浆结合，另一部分则以游离的状态在血中运输，也就是游离T4的形式在血液中运输。两者之间可以互相转变，T4可以反映甲状腺的功能。
如果T4升高，同时伴有T3升高，促甲状腺激素TSH水平的降低，通常见于原发性的甲亢。T4、T3水平的降低TSH水平升高，见于原发性甲减。
