Η θυρεοτροπίνη, με τη σειρά της, διεγείρει το θυρεοειδή αδένα για παραγωγή θυρεοειδικών ορμονών. Η υπόφυση και ο υποθάλαμος έχουν την ικανότητα να αντιλαμβάνονται τα επίπεδα των θυρεοειδικών ορμονών στο αίμα και να προσαρμόζουν ανάλογα τη λειτουργία τους. Αν παρατηρηθεί μείωση της στάθμης των θυρεοειδικών ορμονών, τότε αυξάνει η έκκριση της TRH και της TSH, προκειμένου να επανέλθουν τα επίπεδα των ορμονών στο φυσιολογικό. Και αντιστρόφως, αν παρατηρηθεί αύξηση της στάθμης των θυρεοειδικών ορμονών, αναστέλλεται η έκκριση της TRH και της TSH.
Η TRH αποτελεί το ερέθισμα για την έκκριση και της προλακτίνης (PRL) από τα λακτοτρόπα κύτταρα του προσθίου λοβού της υπόφυσης.