ใช้รักษาภาวะต่อมไทรอยด์ทำงานต่ำ (hypothyroidism) โดยช่วยเสริมหรือแทนฮอร์โมนไทรอยด์ที่ร่างกายผลิตได้ไม่เพียงพอ ทำให้การทำงานของเมตาบอลิซึมกลับสู่ภาวะปกติ ช่วยบรรเทาอาการเช่น อ่อนเพลีย น้ำหนักขึ้น ผิวแห้ง และความไวต่อความหนาวเย็น นิยมใช้ในผู้ป่วยที่ผ่าตัดต่อมไทรอยด์ออกทั้งหมดหรือบางส่วน และใช้รักษาโรคไครน์ (cretinism) ในเด็กที่ขาดฮอร์โมนไทรอยด์แต่กำเนิด เพื่อป้องกันความพิการทางสติปัญญาและการเจริญเติบโต นอกจากนี้ยังใช้ร่วมกับการรักษาโรคต่อมไทรอยด์เป็นพิษ (เช่น โรคเกรฟส์) หลังจากใช้รังสีไอโอดีน-131 หรือยาต้านไทรอยด์ เพื่อรักษาภาวะฮอร์โมนต่ำที่ตามมา มีการใช้ในงานวิจัยด้านชีววิทยาโมเลกุลและสรีรวิทยา เพื่อศึกษาบทบาทของฮอร์โมนไทรอยด์ต่อการเผาผลาญ การเจริญเติบโต และการทำงานของระบบประสาท