A maior parte do T3 circulante e ligada as proteínas; somente 0,3% existe na forma livre, não ligada. A medida do T3 e utilizada para diagnóstico e monitoramento do tratamento do hipertireoidismo.

Quando um aumento na TBG e suspeitado como a causa de um nível sérico total elevado de T3, o ensaio de T3 livre pode diferenciar esta condição do verdadeiro hipertireoidismo.

Encontra-se aumentado na Doença de Graves, na tireotoxicose por T3, na resistência periférica ao hormônio tireoidiano, adenoma produtor de T3. Diminuído na Síndrome do Eutireoidiano doente e hipotireoidismo (1/3 dos casos).