La tiroxina (T4 o anche tetraiodotironina) è il principale ormone della tiroide. Prodotta dalla tiroide, vi resta immagazzinata e poi liberata nel sangue a seconda delle esigenze dell'organismo. La maggior parte della tiroxina presente nel sangue è inattiva, poiché legata a proteine. In particolare essa è legata ad una proteina (una alfa globulina) detta TBG (che è l'abbreviazione dell'inglese "Thyroxina Binding Globulin", che in italiano significa "globulina legante la tiroxina"). Quando, poi, è presente in eccesso la tiroxina si lega anche ad altre proteine. La concentrazione della tiroxina (T4) legata alle proteine del sangue è di circa 8 mg/100 ml; la quantità non legata, detta tiroxina libera (FT4, abbreviazione dell'inglese "Free T4") è di circa 2 mg/100 ml. La FT4 è la forma effettivamente attiva dell'ormone: essa agisce sulle cellule ed è trasformata in triiodotironina (T3). La tiroxina produce diversi effetti; principalmente, fa aumentare la produzione di energia ed il consumo di ossigeno. Il dosaggio della T4 totale viene eseguito quando i valori della TBG sono normali per avere un quadro della funzionalità della tiroide. Valori aumentati vengono riscontrati in caso di ipertiroidismo (malattia della tiroide causata da una produzione di ormoni troppo elevata). I valori ridotti, invece, sono tipici dell'ipotiroidismo (diminuita attività della tiroide), ma si presentano anche in conseguenza di tiroidectomia subtotale (asportazione chirurgica di una parte della tiroide). In caso di anomalia dei valori della TBG è preferibile effettuare il dosaggio della FT4, che, insieme a quello della FT3 (frazione libera della T3), offre un quadro più preciso della funzionalità della tiroide.