Щитовидная железа расположена на передней поверхности шеи, чем значительно отличается от других желез внутренней секреции, которые «спрятаны» в глубине организма (гипофиз  – в черепной ямке, яичники – в области малого таза). Поверхностное расположение позволяет визуально оценивать состояние органа. Так, при диффузном зобе железа значительно увеличена, ее даже не нужно пальпировать, а при травмах шеи (удары, ушибы) могут появиться симптомы тиреотоксикоза (в результате попадания большего количества гормонов в кровь при разрушении).

Сзади от щитовидной железы расположены щитовидный хрящ, трахея, а спереди – мышечно-эластический каркас (преимущественно широкая мышца шеи). Сосуды, которые подходят к щитовидной железе, отходят непосредственно от внешней сонной и подключичной артерии. Высокое давление в данных сосудах приводит к тому, что железа очень активно кровоснабжается. Иннервация осуществляется за счет симпатичного столба и блуждающего нерва.

Сама щитовидная железа состоит из двух долей – правой и левой, соединенных перешейком. Приблизительно треть людей имеют добавочную пирамидальную долю, которая идет вверх, по направлению к корню языка. Снаружи железа покрыта соединительно-тканной капсулой, от которой внутрь отходят перегородки, разделяющие орган на части. Поскольку железа снаружи выпуклая и горбистая, а изнутри – вогнутая и гладкая, то на горизонтальном срезе напоминает полумесяц.

Структурно-функциональной единицей щитовидной железы является фолликул – расположенная кругом совокупность тиреоцитов (клеток щитовидной железы) в центре которой находится полость с коллоидом, содержащим в связанной форме гормоны – тироксин и трийодтиронин.

Недостаток гормонов щитовидной железы ведет к развитию у детей тяжелого кретинизма, а у взрослых – микседемы. Избыток гормонов вызывает тиреотоксикоз. Причин для его развития может быть много, но сегодня это преимущественно аутоиммунные состояния (диффузный токсический зоб Грейвса и аутоиммунный тиреоидит Хашимото).