Йод, поступивший с пищей в виде йодида, всасывается в желудочно-кишечном тракте и пополняет количество неорганического йода во внеклеточной жидкости. Из крови он легко проникает в различные органы и ткани, частично депонируясь в липидах. Наиболее значительная часть йода (до 10—20 % введенной дозы) избирательно поглощается щитовидной железой. В значительных количествах йод накапливается в выделительных органах — почках, слюнных железах, молочной железе, слизистой оболочке желудка. Выделение йода из организма осуществляется главным образом почками (до 70—80 % введенной дозы) уже в первые часы после его введения. Потери йодида с калом незначительны. В щитовидной железе концентрируется до 6000—8000 мкг органического йодида. Содержание неорганического йода поддерживается в пределах 150 мкг и пополняется в результате дейодирования тироксина и Т3. Ежедневно на нужды организма из щитовидной железы расходуется всего 75 мкг йода в виде тиреоидных гормонов. Общее содержание последних в организме составляет 500—600 мкг. Такая экономичная организация йодного метаболизма позволяет организму быстро адаптироваться к низкому поступлению йода из внешней среды.
После поступления в кровь неорганический йод активно экстрагируется щитовидной железой против градиента концентрации. Механизм захвата йодида сопровождается определенными энергозатратами, при этом концентрация накапливающегося в железе йода в 30—40 раз превышает таковую в сыворотке крови. Система насыщаема, ее ингибирует большой избыток йода. Концентрированный в щитовидной железе йодид окисляется в молекулярный йод в присутствии фермента пероксидазы и Н202. Молекулярная форма йода высокоактивна и быстро связывается с остатками тирозина в Тг. Эту фазу называют органификацией йода, и ее следствием является образование моно- и дийодтирозина. Объединение двух остатков тирозина (фаза конденсации) приводит к образованию Т4 (два дийодтирозина) или Тз (один моно- и один дийодтирозин).
Главным внешним фактором, регулирующим работу этой системы, является ТТГ. Он оказывает влияние на все стадии метаболизма йода.