L'azione termogenica obbligatoria della triiodotironina avviene grazie all'attivazione dell'espressione delle proteine UCP. Le proteine UCP promuovono il ritorno di protoni attraverso lo spazio intermembranoso della membrana mitocondriale, senza l'attivazione dell'enzima ATP sintetasi e, quindi, senza produrre ATP. Questo flusso di protoni dissipa l'energia potenziale chimica dei protoni sotto la forma di calore. La triiodotironina aumenta anche la lipolisi, elevando la disponibilità di lipidi, fondamentali anch'essi per questo processo di generazione di calore che è denominato disaccoppiamento. Altro meccanismo di generazione di calore nella termogenesi obbligatoria è l'idrolisi dell'ATP da parte delle ATPasi, la cui attività è promossa dalla triiodotironina.