La tiroxina (3,5,3′,5′-L-tetrayodotironina, T4) es una hormona sintetizada y segregada por la glándula tiroides, y desempeña un papel importante en la regulación del metabolismo. La T4 se segrega en la circulación como respuesta a la hormona pituitaria TSH (hormona estimulante del tiroides). La secreción de la T4 se regula mediante un mecanismo de retroalimentación negativa en el que intervienen la glándula tiroides, la glándula pituitaria y el hipotálamo. En la circulación, el 99,95% de T4 se enlaza de forma reversible a las proteínas transportadoras, principalmente globulina fijadora de tiroxina (TBG) y, en menor medida, a la albúmina y la prealbúmina fijadora de tiroxina (TBPA). La T4 restante no se enlaza a proteínas transportadoras, sino que queda libre en la circulación. Esta fracción que no está ligada, o T4 libre (FT4), es metabólicamente activa y es precursora de la triyodotironina (T3).

Los niveles de T4 libre se correlacionan con la secreción y el metabolismo de la T4. En el hipotiroidismo y el hipertiroidismo, los niveles de FT4, cambian de forma paralela a los niveles de T4 totales. Medir la T4 libre es útil cuando se producen niveles de T4 alterados debido a cambios en las proteínas fijadoras de la T4, especialmente la TBG. Los niveles de TBG permanecen relativamente constantes en individuos saludables, pero ciertas condiciones, como un embarazo normal o un tratamiento con esteroides, pueden alterar estos niveles. En estas condiciones, los niveles de T4 libre no cambian, mientras que los niveles totales de T4 van en paralelo a los cambios producidos en la TBG.