Anche l'accoppiamento dei residui tirosile della tireoglobulina, che avviene dopo l'organificazione dello ioduro, è catalizzato dalla TPO. Ancora legate alla tireoglobulina, alcune tirosine (MIT e DIT) si accoppiano, producendo iodotironine. L'accoppiamento di una MIT con una DIT produce triiodotironina (T3), oppure rT3 (triiodotironina inversa, che non è biologicamente attiva, dato che uno dei radicali iodio non è legato al carbonio 5 della molecola bensì al carbonio 5'). L'accoppiamento di due DIT produce tetraiodotironina, altro ormone della ghiantdola tiroide (T4). Due MIT producono diiodotironina, che, come la rT3 non possiede attività biologica.