E' la frazione libera della tiroxina (T4 o anche tetraiodotironina), il principale ormone della tiroide. Valori normali: 0,90-1,90 ng/dl. Una volta prodotta, la tiroxina resta immagazzinata nella tiroide 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). L'analisi è eseguita per valutare la funzionalità della tiroide e, solitamente, è eseguita insieme a quella dell'ormone tireostimolante (TSH). Per la diagnosi dell'ipotiroidismo (diminuita attività della tiroide), inoltre, si esegue anche l'analisi della FT3 (frazione libera della triiodotironina). I valori aumentati di FT4 nel sangue sono tipici dell'ipertiroidismo (malattia della tiroide causata da una produzione di ormoni troppo elevata), mentre i valori diminuiti vengono osservati in caso di ipotiroidismo.