تیروکسین (T4) به عنوان بخشی از حلقه تنظیم غده تیروئید از دیدگاه فیزیولوژیکی، بر متابولیسم عمومی تأثیر می‌گذارد. تیروکسین (T4) آزادانه در گردش خون آزاد می‌شود و بیشتر آن (99٪) با پروتئین در پلاسما پیوند می‌خورد که به آن حالت پیوندی می‌گویند. همچنین مقدار کمی T4 بدون پیوند با پروتئین در پلاسما وجود دارد که به آن حالت آزاد (FT4) می‌گویند. تیروکسین آزاد (FT4) به تیروکسین آزاد در سرم اشاره دارد. تیروکسین آزاد (FT4) همچنین می‌تواند عملکرد تیروئید را به شیوه‌ای نسبتاً دقیق در صورت تغییر در نیروی اتصال و غلظت پروتئین اتصال دهنده تیروکسین در پلاسما منعکس کند، از این رو سنجش تیروکسین آزاد نیز عامل مهمی در تشخیص بالینی معمول است. در صورت مشکوک بودن به اختلالات تیروئید، FT4 باید با TSH سنجیده شود. سنجش FT4 همچنین برای نظارت بر درمان سرکوب کننده تیروکسین قابل استفاده است. سنجش FT4 این قدرت را دارد که مستقل از تغییرات در غلظت و خواص اتصال پروتئین اتصال دهنده باشد.