如前所述，甲状腺滤泡细胞合成好的甲状腺激素，进入滤泡腔内，结合于甲状腺球蛋白上，在滤泡腔内以胶质的形式贮存。这就是甲状腺激素的贮存的两个特点：一是贮存于细胞外（滤泡腔内）；二是贮存的量很大。
甲状腺激素的合成、贮存和释放
当甲状腺滤泡细胞受到促甲状腺激素（TSH）刺激后，面朝滤泡腔的细胞那一侧（即细胞顶端），向滤泡腔中伸出一个“伪足”，将滤泡腔内甲状腺球蛋白胶质小滴，通过吞饮作用“吞”入滤泡细胞内。甲状腺球蛋白上含有T4、T3及其他多种碘化酪氨酸残基，被吞入后甲状腺球蛋白随即与“溶酶体”融合而形成“吞噬体”，并在溶酶体蛋白水解酶的作用下，将T4、T3、一碘酪氨酸残基（MIT）和二碘酪氨残基（DIT）从球蛋白上“解放”出来。
甲状腺球蛋白分子较大，一般不易进入血液循环，而MIT和DIT的分子虽然较小，但很快受脱碘酶的作用而脱碘。脱下来的碘大部分贮存在甲状腺内，供重新利用合成激素，另一小部分碘从滤泡上皮细胞释出，进入血液。但T4和T3对腺泡上皮细胞内的脱碘酶并不敏感，因此，可迅速进入血液。此外，尚有微量的反T3、MIT和DIT也可从甲状腺释放，进入血中。已经脱掉T4、T3、MIT和DIT的甲状腺球蛋白，则被溶酶体中的蛋白水解酶所水解。
