四碘甲狀腺素（3,5,3',5'-L-tetraiodothyronine, thyroxine, T4）是由甲狀腺所分泌合成；在人體代謝中扮演一個很重要的角色。TSH刺激甲狀腺分泌甲狀腺素，而整個甲狀腺素分泌的過程，是由腦下垂體、下視丘及甲狀腺等，互相作用所構成的負迴饋機轉所控制。在循環中，約99.95％的T4與運輸蛋白結合；和T4結合最主要的運輸蛋白是甲狀腺素結合球蛋白（TBG；Thyroxine binding globulin），只有少部份和白蛋白（Albumin）及甲狀腺素結合前白蛋白（TBPA；Thyroxine binding prealbumin）結合；另外有一部份甲狀腺素未與任何運輸蛋白結合，其是以游離的形態存在，佔總T4的0.02-0.04 %，在循環中。這種游離形態的T4叫作Free T4，它具有2種重要的功能：代謝活性及合成T3的前驅物。

通常Free T4的濃度和T4的濃度是呈平行正相關的，當甲狀腺功能不足或亢進時，Free T4和T4的濃度會同時下降或上升。Free T4的檢測可幫助瞭解體內T4濃度的改變，是否是由於T4結合蛋白的變化所導致的關係，特別是甲狀腺素結合球蛋白的變化；在正常人體內甲狀腺素結合球蛋白的濃度相當固定，但在懷孕時以及使用類固醇藥物治療時，甲狀腺素結合球蛋白的濃度有可能產生變化，使得體內的Free T4濃度維持正常，而T4的濃度則隨著甲狀腺素結合球蛋白的改變而改變。

上升：甲狀腺機能亢進及用thyroxine治療甲狀腺機能低下者。

下降：甲狀腺機能低下、用triiodothyronine治療甲狀腺機能低下者、懷孕後期。