甲状腺

發育

在胚胎期第三周，消化器官原基「前腸」在鰓弓部位出芽形成甲狀腺細胞。甲狀腺細胞向下成為一團細胞，其與舌相連的狹管叫甲狀腺舌管（Ductus thyroglossus）。甲狀腺舌管後來會閉合，甲狀腺因此就斷開了與前腸的連接。偶然也會發生閉合不完全，這會導致甲狀腺舌管囊腫。
在哺乳動物中，第六咽囊的細胞會移入甲狀腺，成為後來的C細胞。而它們在其他的脊椎動物則還會形成一個器官-後鰓體。在很多哺乳類動物種屬里，內皮小體（Glandula parathyroidea interna，是其中一個甲狀旁腺）也算作甲狀腺的一部分。而在人類，它則作為下甲狀旁腺（Glandula parathyroidea inferior）位於甲狀腺下極。
在尾索動物（Tunicata）和頭索動物（Acrania）的內柱被視為脊索動物甲狀腺的同源器官。內柱是一位於鰓裂，充滿腺體的結構，它會分泌含碘的粘性物質。

哺乳動物

人類和豬的甲狀腺才是典型的甲狀。大部分的哺乳動物的甲狀腺由兩葉組成（Lobus dexter和sinister），位於氣管兩側，大部分情況下會有一狹長的帶條結構-甲狀腺峽（Isthmus）相連。甲狀腺峽可以由腺體組織（Isthmus glandularis，如食肉動物）或者只是由結締組織（Isthmus fibrosus，如馬，羊和山羊）組成，但有一些種屬卻會沒有該結構。人類甲狀腺一葉的大小與拇指終指節相當，女性的甲狀腺正常大小可達18毫升，男性達25毫升。半數的人甲狀腺舌管會變為一條不規則的組織即甲狀腺錐體葉（Lobus pyramidalis）。
甲狀腺的血液由自頸總動脈發出的甲狀腺上動脈（Arteria thyroidea superior）和甲狀腺下動脈（Arteria thyroidea inferior）；動物的話被稱為Arteria thyroidea cranialis（拉丁文，意為「上端」的甲狀腺動脈）和caudalis（拉丁文，意為「下端」）。神經方面，甲狀腺由自律神經系統控制，其交感神經纖維來自頸上神經節（Ganglion cervicale craniale），副交感神經纖維則來自迷走神經。

其他脊椎動物

魚類的甲狀腺位於鰓部，兩棲動物兩片甲狀腺位於喉頭兩側。爬行動物的甲狀腺並不成對出現，位於頸部大血管的分叉處。鳥的甲狀腺以小顆粒狀位於胸部入口前氣管上，鎖骨水平，比起其他脊椎動物遠要靠後。

生理學

甲狀腺的主要生理功能是製造賀爾蒙三碘甲腺原氨酸（T3），甲狀腺激素（T4）和降鈣素。約80%的T4在周邊組織（包括肝臟、腎臟、脾臟）轉換成T3。T4可以算是一種T3的前賀爾蒙，因為T3的效力比T4大上好幾倍。

T3和T4的製造及作用

甲狀腺激素（T4）是由甲狀腺的濾泡細胞由酪胺酸合成，且鍵結在一種稱為甲狀腺球蛋白（Thyroglobulin，Tg）的酪胺酸殘基上。
碘被由酵素甲狀腺過氧化脢抗體（甲狀腺過氧化物酶，TPO）製造的碘捕捉器，過氧化氫，抓住，且鍵結到甲狀腺球蛋白的酪胺酸殘基和遊離酪胺酸的上。其連結位子是在苯環的3'和5'。
因為促甲狀腺激素（TSH）的刺激，濾泡細胞將甲狀腺球蛋白吸收進來，且在溶酶體（lysosome）將碘化酪胺酸切斷，形成T3和T4，將它們釋放到血液中。
去碘酵素（Deiodinase）會將T4轉換成T3。甲狀腺素的成分含80-90%的T4和10-20%的T3。 
發育中的腦細胞是甲狀腺激素T3和T4的主要目標。甲狀腺激素在腦細胞發育的嬰兒時期扮演著相當重要的角色。已經有一個運輸蛋白被證實跟T4穿過血腦屏障有關。還有另一個運輸蛋白是跟T3穿過血腦障壁有關。

T3和T4的調節

甲狀腺激素和三碘甲腺原氨酸的製造是由腦垂腺前葉（Anterior pituitary）釋放的促甲狀腺激素（TSH）所調節。甲狀腺有一個負回饋的機制：當T4的濃度夠高的時候，TSH的製造就會受到抑制。TSH的製造會受到下視丘（Hypothalamus）所釋放的促甲狀腺素釋放激素（TRH）所調控；TRH會因為受到刺激，如寒冷，它的濃度就會升高。TSH的濃度會因為體抑素（Somatostatin，SRIH）、糖皮質激素（Glucocorticoids）和性賀爾蒙的增加（雌激素和睪酮），還有血中碘濃度過高而下降。
甲狀腺還會釋放另外一個激素，來調節血中的鈣離子濃度。副濾泡細胞（濾泡旁細胞）會因為血中的鈣離子過高而分泌降鈣素（Calcitonin）。抑鈣素會促使鈣離子進入骨骼，這個作用跟副甲狀腺素（Parathyroid hormone，PTH）的作用正好相反。降鈣素和副甲狀腺激素相比較，降鈣素顯得不是那麼重要，因為鈣離子在體內的活動會因為副甲狀腺激素切除而異常，但不會因為甲狀腺切除而異常。

組織學

組織學上，甲狀腺是由一層結締組織包繞，稱為纖維囊即真被膜（Capsula fibrosa），它會隨血管和神經深入腺體實質，將甲狀腺分割為獨立的小葉。腺體組織由濾泡組成，其中貯存有膠體，其實就是甲狀腺激素的失活形式。這些濾泡被一層上皮包繞。哺乳動物在濾泡的上皮細胞間和濾泡之間存在著濾泡旁細胞（C細胞）。濾泡上皮細胞間的濾泡旁細胞的頂部由於被鄰近的濾泡上皮細胞覆蓋，所以它們並不能接觸到濾泡內腔。濾泡周圍有網狀的纖維和緻密的毛細血管網（血液和淋巴管）。
濾泡的大小可變，切片情況下會與切片平面，充實程度有關。膠體的顏色與水分含量有關。在觀察切片的過程中由於水分的流失和蒸發，濾泡會呈現沒有被膠體填滿的現象。C細胞要使用免疫組織學方法才能被觀察到。

激素

甲狀腺分泌的三碘甲腺原氨酸（T3）和四碘甲腺原氨酸（T4，即甲狀腺素）是碘化合物，由濾泡上皮細胞合成，這需要有足夠的碘為前提。濾泡上皮細胞首先合成甲狀腺球蛋白（thyroglobulin，Tg）並貯存於濾泡腔內。然後細胞會往濾泡腔內注入碘和一種甲狀腺過氧化物酶（Thyroid peroxidase，TPO）。後者會催化甲狀腺球蛋白上酪氨酸殘基的碘化。甲狀腺激素其實指的是三碘甲腺原氨酸和四碘甲腺原氨酸。
甲狀腺受到垂體分泌的促甲狀腺激素調節。在這種激素的作用下T3和T4會由上皮細跑從濾泡腔內通過胞吞作用吸收並釋放入血。
這種重要的激素作用於差不多全部細胞並影響其新陳代謝。其作用可概括為加速脈搏，提高血壓，血管舒張，提高體溫。另外它是生長和分化過程中必不可少的激素。
濾泡旁細胞分泌降鈣素。它會降低血液中鈣水平，是調節鈣代謝的激素。
在哺乳動物外的生物，甲狀腺激素還有其他功能。如從蝌蚪到蛙的變態發育和鳥類的換毛，都需要甲狀腺激素的參與。

含碘食用鹽

含碘食用鹽是一種加入了少量含碘鹽類（如碘酸鉀）的食用鹽。通過消化其中的碘化物可以預防食用者的碘缺乏病。包括，哈薩克斯坦、南非、中華人民共和國均強制要求使用鹽中添加碘。
對於未懷孕或哺乳期的成人，建議每日碘攝入量為150μg。 攝入碘或高於此閾值的暴露通常是良好耐受的。 然而，在某些易感人群中，包括那些已有甲狀腺疾病的人群，老年人，胎兒和新生兒，或其他危險因素的患者，發生碘誘導的甲狀腺功能障礙的風險可能會增加。

甲狀腺的檢查

人體的甲狀腺可以通過觸診檢查。狗的甲狀腺若可觸感到，就已經屬於腫大。人類甲狀腺腫可用肉眼看出。
在成像診斷方面，常見的有超聲波檢查法，當要進一步了解病情時還會用到閃爍法，還有X射線斷層成像和核磁共振成像。
用細針抽吸可以取得甲狀腺的細胞學樣本。通過活組織檢查可以取得組織學檢查樣本。
在實驗室人們可以測定游離的T3和T4水平，TSH和甲狀腺球蛋白水平，通過非線性模型SPINA（Struktur Parameter Inferenz Ansatz）可以計算T4的分泌能力和外周5'-脫碘酶（5'-Deiodinase，一種酶）。也可以確定甲狀腺抗體（如TRAb，Tg-Ab，TPO-Ab）水平。

甲狀腺異常

甲狀腺異常包括甲狀腺機能亢進、甲狀腺機能低下和甲狀腺結節。這些異常都可能會造成甲狀腺腫大。

癌症

甲狀腺癌包括，甲狀腺乳頭狀癌，甲狀腺濾泡狀癌，甲狀腺髓樣癌，甲狀腺未分化癌。