當甲狀腺無法制造足量的甲狀腺激素供給身體所需時，即稱爲甲狀腺功能減退（甲狀腺機能低下）。造成甲狀腺機能低下的主要原因有放射碘或甲狀腺切除治療的後遺症、甲狀腺炎造成甲狀腺發炎破壞、先天性甲狀腺缺乏、因甲狀腺癌而接受全甲狀腺切除、異位甲狀腺等。
甲狀腺機能不足的症狀與甲狀腺機能亢進剛好相反，主要造成身體的新陳代謝率降低，一切細胞活動都遲緩下來，病人會表現出食慾不振、不耐寒冷、皮膚幹而粗糙、頭髮脆弱、疲倦、便祕，甚至肌肉無力、聲音低沉沙啞。
身體檢查可發現脈搏變慢、上眼瞼水腫、臉色蒼白、皮膚稍黃、病人記憶力變差，在老人身上尤其明顯。
臨牀上治療甲狀腺機能低下的處方主要使用合成的甲狀腺激素（如優甲樂、甲狀腺素片等），它一般不會造成副作用，也很少引起過敏反應，劑量因人而異，使用時，需定期抽血，以監測藥物是否足量。大部分的甲狀腺機能低下患者均需終生服用甲狀腺激素治療，因爲一旦甲狀腺機能低下，其原因往往是不可逆與永久性的損害。有些人使用甲狀腺素治療肥胖與疲倦，這種用法需小心引起心臟的併發症。一般建議是患有甲狀腺機能低下的患者才能長期服用甲狀腺激素。
甲狀腺機能低下者不能任意停藥，尤其在懷孕期間，此時母親對甲狀腺的需求增加，若補充不足，會影響胎兒生長。此外，腦下垂體或下視丘病變引起的甲狀腺機能低下的治療，除了治療甲狀腺外，需注意其它內分泌功能是否缺乏，最好能合併治療，治療藥物仍然以甲狀腺激素爲主。