В нормальных условиях более 99,95% присутствующего в крови тироксина связано с белками плазмы. Не связанная с белками часть тиреоидных гормонов, которая определяет метаболическую активность тироксина, называется «свободной» фракцией Т4.
Диапазон концентрации свободного тироксина нормально функционирующей щитовидной железы составляет 9—25 пмоль/л. Содержание Т4 св. не зависит от концентрации связывающих белков, повышается в случае тиреотоксикоза и, напротив, снижается при гипотиреозе. Независимость содержания свободного тироксина от содержания связывающих белков делают анализ данного показателя незаменимым при беременности, а также у женщин, принимающих пероральные контрацептивы или получающих андрогены и эстрогены.