La tiroide si trova nella regione ventrale del collo adagiata sulla parte ventro-laterale dei primi anelli tracheali. Di color rosso scuro e di scarsa consistenza la ghiandola risulta costituita di due parti laterali, i lobi tiroidei, che si uniscono mediante un tratto comune, detto istmo. Una guaina peritiroidea collega la ghiandola tiroide alla trachea e la separa ventralmente dai muscoli sottoioidei. La tiroide è avvolta da una capsula connettivale propria dalla quale si dipartono sottili sepimenti che la suddividono in piccoli lobuli, all'interno di essi si trovano delle piccole vescicole sferoidali, i follicoli tiroidei, circondate da uno stroma di connettivo interstiziale nel quale decorrono vasi. La cavità interna, cavità follicolare, è ripiena di un liquido vischioso, detto colloide tiroidea; questa sostanza è ricca di iodio e viene prodotta per attivatà delle cellule epiteliali.
L'altezza dell'epitelio varia secondo il ciclo funzionale del follicolo: è cubico o cilindrico nella fase di elaborazione del secreto e in quella del suo riassorbimento nel sangue; è appiattito durante la fase di riposo funzionale e di scarsa mobilitazione della colloide.
Le cellule follicolari tiroidee compiono un ciclo di secrezione piuttosto complesso:

1. prima fase, coniugano l'aminoacido tirosina allo iodio, quindi legano gli ormoni ad una globulina, formando la tiroglobulina, che depositano nella colloide, all'interno dei follicoli;
2. seconda fase, richiesta da parte dell'organismo, riassorbono il complesso tiroglobulina-ormoni e rilasciano gli ormoni in circolo, in parte legati alla proteina (la tiroxina o T4) in parte liberati da essa (la triiodotironina o T3) in modo da poterli utilizzare con gradualità.

Oltre alle cellule follicolari, nella tiroide sono presenti le cellule parafollicolari o cellule C; esse hanno sede varia, anche tra le cellule follicolari; sono di origine embriologica diversa e secernono la tirocalcitonina.