甲状腺激素分泌的调节过程是下丘脑-垂体-甲状腺轴。
下丘脑可以分泌促甲状腺激素释放激素，也就是TRH。TRH作用于垂体，使垂体分泌促甲状腺激素，即TSH。TSH也作用于甲状腺，使甲状腺分泌T3和T4。当T3和T4分泌过多时，可以通过负反馈抑制垂体分泌促甲状腺激素，即TSH。此外，可以通过负反馈抑制下丘脑的TRH分泌，导致TSH分泌减少，最终血中T3和T4的浓度降低到正常水平。因此，负反馈调节对保持血甲状腺激素的稳定具有一定意义。