ในแง่ของสรีรวิทยา ไทรอกซิน (T4) เป็นส่วนหนึ่งของวงจรควบคุมต่อมไทรอยด์ และมีผลต่อกระบวนการเผาผลาญโดยรวม ไทรอกซิน (T4) ถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดอย่างอิสระ โดยส่วนใหญ่ (99%) จะจับกับโปรตีนในพลาสมา ซึ่งเรียกว่าสถานะจับ (bound state) นอกจากนี้ยังมี T4 จำนวนเล็กน้อยที่ไม่จับกับโปรตีนในพลาสมา ซึ่งเรียกว่าสถานะอิสระ (free state หรือ FT4) ไทรอกซินอิสระ (FT4) หมายถึงไทรอกซินในสถานะอิสระในซีรั่ม ไทรอกซินอิสระ (FT4) ยังสามารถสะท้อนการทำงานของต่อมไทรอยด์ได้อย่างแม่นยำในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงของแรงยึดเกาะและความเข้มข้นของโปรตีนที่จับกับไทรอกซินในพลาสมา ดังนั้นการตรวจวัดไทรอกซินอิสระจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการวินิจฉัยทางคลินิกประจำวัน ในกรณีที่สงสัยว่ามีความผิดปกติของต่อมไทรอยด์ ควรตรวจวัด FT4 ร่วมกับ TSH การตรวจวัด FT4 ยังใช้ได้กับการติดตามการรักษาด้วยยาที่กดการทำงานของไทรอกซิน การตรวจวัด FT4 มีข้อดีคือไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นและคุณสมบัติการจับของโปรตีนที่จับกับไทรอกซิน