血清游离甲状腺素是甲状腺激素具有活性的部分，可以直接反映甲状腺的功能状态，临床上用血清游离三碘甲腺原氨酸、血清游离甲状腺素表示。
血清游离甲状腺素必须和促甲状腺激素相结合，才能判断甲状腺疾病的状态。比如原发性甲状腺功能减退症会出现血清游离甲状腺素水平降低，而促甲状腺激素水平升高。原发性甲状腺功能亢进症会表现为血清游离甲状腺素水平升高，促甲状腺激素水平降低。垂体功能减退引起的继发性甲减，表现为血清游离甲状腺素以及促甲状腺激素水平都降低。
有的时候游离甲状腺激素还需要和甲状腺自身免疫性抗体相结合，用来进行甲状腺疾病的诊断。
