Oznaczenie stężenia TSH (hormon tyreotropowy, tyreotropina) wykonywane  jest głównie w celu oceny stanu metabolicznego  tarczycy (gruczołu tarczowego) oraz w monitorowaniu  leczenia chorób tarczycy. TSH jest hormonem wydzielanym przez przysadkę mózgową, a zmiany jego stężenia na zasadzie  sprzężenia zwrotnego wiążą się ze zmianami poziomu  hormonów wydzielanych przez tarczycę: trijodotyroniny – T3, tyroksyny – T4  oraz ich wolnych  frakcji: FT3 i FT4. Stężenie TSH należy oznaczać jednocześnie  z stężeniem wolnej frakcji tyroksyny (FT4) i w drugiej kolejności FT3. Stężenie TSH zmienia się w przebiegu ostrych i przewlekłych chorób tarczycy, a także w wyniku działania leków tarczycowych i nietarczycowych.  W klinicznych  stanach chorób tarczycy wzrost stężenia TSH w krwi obwodowej wiąże się z niedoczynnością tarczycy (hipotyreoza), a spadek stężenia TSH z nadczynnością tarczycy (hipertyreoza). Istotnym  celem pomiaru  TSH jest diagnostyka subklinicznych (bezobjawowych) postaci chorób tarczycy. W ich przypadku  nieprawidłowe  stężenia TSH obserwowane są przy jeszcze prawidłowych stężeniach wolnych frakcji hormonów tarczycy. Nieistotna klinicznie, mieszcząca się ciągle w zakresie prawidłowym, dwukrotna zmiana stężenia FT4,  wiąże się ze 100 krotną zmianą stężenia TSH, co ilustruje  logarytmiczno-liniową zależności stężeń obu hormonów. W diagnostyce subklinicznych chorób tarczycy zalecane jest oznaczanie TSH testami III generacji. Wytwarzanie i wydzielanie TSH pozostaje pod kontrolą TRH (hormonu uwalniającego tyreotropinę) i sprzężenia zwrotnego z hormonami tarczycy działającego w osi podwzgórze-przysadka-tarczyca. TSH stymuluje wychwyt jodu, syntezę i jodowanie tyreoglobuliny (Tg), wychwyt koloidu przez komórki pęcherzykowe tarczycy, a także uwalnianie hormonów z Tg. TSH wpływa również na wielkość oraz ilość tarczycowych komórek pęcherzykowych. Niedobory TSH spowodowane chorobą przysadki lub podwzgórza powodują wtórną niedoczynność tarczycy. Nadmiar TSH produkowany przykładowo przez guz przysadki, powoduje wtórną nadczynność gruczołu tarczowego. Jak wspomniano w ocenie zaburzeń funkcji tarczycy badanie TSH powinno się wykonywać z jednoczesnym oznaczeniem stężeń hormonów wydzielanych przez gruczoł tarczowy.