下丘腦- 垂體- 甲狀腺軸控制甲狀腺激素的合成、釋放以及產生作用。下丘腦分泌出促甲狀腺激素釋放激素(TRH) ，刺激合成及釋放甲狀腺素或促甲狀腺激素(TSH)。hTSH 又反過來刺激甲狀腺素 (T4) 和三碘甲狀腺原氨酸(T3) 的合成、存儲、分泌以及新陳代謝。
T3 是主要的具有生物活性的甲狀腺激素。T3 血循環的大約80% 由甲狀腺素的外周脫碘作用形成，而20% 是直接由甲狀腺分泌得來。T4 和T3 激素由血循環中結合的甲狀腺素結合球蛋白(TBG)、甲狀腺素結合前白蛋白(TPBA)和白蛋白來輸送。循環總T3中大約 0.2 至0.4%在未結合或游離狀態下是平衡的，而循環總T4 中的這個比率大約為0.03%。這些激素的游離部分在大多數個體中是與功能性甲狀腺的狀態相關的。
游離T4 與游離T3 通過維持體溫及刺激熱量生成來調節正常的生長和發育。此外，游離T4 與游離T3 還對所有方面的碳水化合物新陳代謝及某些方面的脂肪和維生素新陳代謝產生影響。
胎兒及新生兒的發育也需要甲狀腺激素。正常水平的甲狀腺結合蛋白和游離T3 是與總T3 水平相聯系的。當總T3 的水平由于甲狀腺激素結合蛋白的變化，尤其是TBG 的改變或者低的白蛋白濃度而發生改變時，對游離T3 的測量是非常有益的。游離T3 水平的升高(T3 中毒) 僅僅發生于大約5% 的甲狀腺機能亢進中。
非甲狀腺代謝紊亂可能導致不正常的游離T3 水平。對患有非甲狀腺疾病(NTI)的病人的甲狀腺狀況的測定應謹慎解釋。
例如，抗痙攣藥物治療( 特別是苯妥英) 可能導致游離T3 水平由于肝代謝的增強而降低，其次導致激素結合位點上的替換。
例如，水楊酸鹽和苯基丁氮酮的抗炎癥藥物也爭奪激素結合位點，但是其對于游離T3 水平的影響并不明顯。使用肝素療法的病人的游離T3 水平可能由于非酯化脂肪酸(NEFA) 的釋放而升高，從而可能改變游離激素和結合激素之間的關系。
另外實驗室需要注意：
1.在室溫(15 至30°C) 下，將樣本保存在塞緊的試管內不得超出8 小時。
2.若在8 小時內無法完成測定，可將樣本冷藏保存在2 至8°C環境下。
3.若在48小時內無法完成測定，或需運輸樣本，可將樣本在-20°C或低于-20°C的環境下冷凍保存。
4. 使用下列準則準備樣本：
在分析前，確保已去除了殘余的纖維蛋白和細胞類物質。
按采血試管生產商建議的方式進行離心。
5. 每個實驗室需自行判斷其使用的采血試管和血清分離產品的適用性。會由于生產商的不同以及有時不同的批次而使這些產品存在差異。
6. 樣本解凍不得超過3 次。
7.在解釋游離T3、T4 結果時，需參照該病人的整體臨床情況，包括：癥狀、病史以及其它測試所得的數據和其它相應的信息。
8. 使用生物素 (維生素 H) 治療的病人的游離T3 水平可能由于從包被鏈霉親和素的順磁性微粒發生的生物素化T3 相似物的置換而升高。
貝克曼庫爾特對200 份來自外表健康的不固定測試對象進行血清中游離 T3 濃度的測定。95% 的非參數范圍2.5-3.9 pg/mL (3.8-6.0 pmol/L) 內的中位數值為3.2 pg/mL (4.9 pmol/L)。游離T4參考范圍0.61-1.12ng/dl(7.9-14.4pmol/L)