L'asse ipotalamo-ipofisi-tiroide svolge un ruolo chiave nel mantenimento dei livelli degli ormoni tiroidei entro i limiti normali. La produzione di TSH dall'ipofisi anteriore è stimolata a sua volta dall'ormone di rilascio della tireotropina (TRH), rilasciato a sua volta dall'ipotalamo. La produzione di TSH e TRH diminuisce la tiroxina per mezzo di un processo di feedback negativo. L'insufficienza di TRH, che è rara, può portare a deficit di TSH e quindi di non sufficiente produzione di ormone tiroideo.