甲状腺激素对体液免疫和细胞免疫均有促进作用。新生及年轻大鼠去甲状腺后，将引起外周血淋巴细胞数目降低，抗SRBC的抗体反应下降，脾细胞对PHA刺激的增殖反应减弱，这些效应有一定的时间依赖性，即新生大鼠去甲状腺后的上述变化发生于断乳后，而年轻大鼠亦需经40-60日显类似改变。可见，甲状腺对免疫机能有正性调控作用。遗传性免疫缺损的Snell-Bagg小鼠给予生长激素（GH）及T4后可重建其免疫功能。T3可能增加幼龄小鼠胸腺上皮细胞数目，并增大髓质体积。长期给予T4可提高外周血淋巴细胞数量，特别是T细胞数目。在小鼠及人，甲状腺激素均促进淋巴细胞对丝裂原的增殖反应，并有明显的剂量依赖关系。