Kedua-dua kelebihan dan kekurangan tiroksin boleh menyebabkan gangguan kesihatan.

• Hipertiroidisme (seperti penyakit Graves) ialah sindrom klinikal yang disebabkan oleh lebihan tiroksin bebas, triiodotironina atau kedua-duanya dalam badan. Ia adalah gangguan lazim yang menjejaskan kira-kira 2% wanita dan 0.2% lelaki. Istilah tirotoksikosis sering digunakan secara sinonim dengan hipertiroidisme, tetapi terdapat perbezaan yang ketara. Walaupun tirotoksikosis juga merujuk kepada peningkatan dalam hormon tiroid yang beredar, ia boleh disebabkan oleh pengambilan tablet tiroksina atau tiroid yang terlalu aktif, manakala hipertiroidisme merujuk semata-mata kepada tiroid yang terlalu aktif.
• Hipotiroidisme (contohnya tiroiditis Hashimoto) ialah kes di mana terdapat kekurangan tiroksina, triiodotironina, atau kedua-duanya.
• Kemurungan klinikal kadangkala boleh disebabkan oleh hipotiroidisme.[26] Beberapa kajian[27] telah menunjukkan bahawa T3 ditemui dalam persimpangan sinaps, dan mengawal jumlah dan aktiviti serotonin, norepinefrina, dan asid γ-aminobutirik (GABA) dalam otak.
• Keguguran rambut kadangkala boleh dikaitkan dengan masalah T3 dan T4. Kitaran pertumbuhan rambut yang normal mungkin terjejas sehingga mengganggu pertumbuhan rambut.
• Kedua-dua kelebihan dan kekurangan tiroid boleh menyebabkan gangguan kardiovaskular atau memburukkan keadaan sedia ada.[28] Hubungan antara lebihan dan kekurangan hormon tiroid pada keadaan seperti aritmia, kegagalan jantung, dan penyakit vaskular aterosklerotik, dan telah dihuraikan selama hampir 200 tahun.[29][28]

Kelahiran pramatang boleh mengalami gangguan perkembangan saraf akibat kekurangan hormon tiroid ibu, ketika tiroid mereka sendiri tidak dapat memenuhi keperluan selepas bersalin.[30] Dalam kehamilan biasa juga, tahap hormon tiroid ibu yang mencukupi adalah penting untuk memastikan ketersediaan hormon tiroid kepada janin dan otaknya yang sedang berkembang.[31] Hipotiroidisme kongenital berlaku dalam setiap 1 dalam 1600–3400 bayi baru lahir dengan kebanyakannya dilahirkan tanpa gejala, dan mengalami gejala berkaitan dalam minggu-minggu selepas kelahiran.[32]