A glândula tireoide é única entre os órgãos endócrinos ao armazenar seus hormônios extracelularmente. Hormônios tireoidianos (T4 e T3) são sintetizados como parte de uma glicoproteína grande chamada tireoglobulina, que é armazenada no lúmen folicular (coloide).
Quando a secreção hormonal é necessária, células foliculares endocitam a tireoglobulina, clivam proteolítica T4 e T3, e as liberam na corrente sanguínea. Este mecanismo de armazenamento fornece um grande reservatório (semanas a meses de suprimento), mantendo níveis hormonais relativamente estáveis apesar da demanda flutuante.