به عنوان بخشی از حلقه تنظیم غده تیروئید از دیدگاه فیزیولوژیکی، تیروکسین (T4) بر متابولیسم عمومی تأثیر می گذارد. تیروکسین (T4) آزادانه در گردش خون آزاد می شود، بیشتر آن (99٪) با پروتئین موجود در پلاسما پیوند دارد که به آن حالت باند می گویند. همچنین مقدار کمی از T4 بدون پیوند با پروتئین در پلاسما وجود دارد که به آن حالت آزاد (FT4) می گویند. تیروکسین آزاد (FT4) به تیروکسین حالت آزاد در سرم اشاره دارد. تیروکسین آزاد (FT4) همچنین می تواند عملکرد تیروئید را به شیوه ای نسبتاً دقیق در صورت تغییر در نیروی اتصال و غلظت پروتئین اتصال دهنده تیروکسین در پلاسما منعکس کند، بنابراین سنجش تیروکسین آزاد نیز یک عامل مهم در تشخیص بالینی معمول است. در صورت مشکوک به اختلالات تیروئید، FT4 باید با TSH مورد سنجش قرار گیرد. سنجش FT4 همچنین برای نظارت بر درمان سرکوب‌کننده تیروکسین قابل استفاده است. سنجش FT4 قدرت مستقل بودن از تغییرات در غلظت و خواص اتصال پروتئین اتصال را دارد.