下丘脑-垂体-甲状腺之间存在着密切联系，应用其功能联系对某些疾病的诊断具有重要意义。
(1)下丘脑分泌的 激素可以促进垂体合成并分泌 ，进而促进甲状腺合成并分泌甲状腺激素。当血液中甲状腺激素含量降低时，对 的反馈抑制作用减弱，使其分泌相应激素的量 ，进而调节甲状腺激素的分泌。
(2)甲状腺、垂体和下丘脑中任一腺体病变都可引起甲状腺功能减退，临床上通过静脉注射促甲状腺激素释放激素后测定血清中促甲状腺激素浓度变化，可鉴别病变的部位。甲、乙、丙三人都表现为甲状腺激素水平低下，当给三人注射适量的促甲状腺激素释放激素，注射前30min和注射后30min分别测定每个人的促甲状腺激素浓度，结果如表：
| 促甲状腺激素浓度 | ||
| 注射前 | 注射后 | |
| 健康人 | <10 | 10～40 |
| 甲 | <10 | 10～40 |
| 乙 | 10～40 | >40 |
| 丙 | <10 | <10 |
注射促甲状腺激素释放激素前后，三人血清中促甲状腺激素浓度变化不同，由此可以推测甲、乙、丙发生病变的部位分别是 、 、 。
(3)当健康人长期摄入碘过量时，高碘会抑制钠—碘载体的活动，使碘向甲状腺细胞内转运减少，造成细胞内碘水平下降，从而会导致甲状腺 (萎缩或肿大)。