滤泡（follicle）是由单层排列的甲状腺滤泡上皮细胞（follicular epithelial cell）构成，其内充满胶状液体的泡状结构。滤泡直径为0.02～0.9mm，呈圆形、椭圆形或不规则形。滤泡上皮细胞的形态和滤泡内脏状液体的量与其功能状态密切相关。一般情况下，滤泡上皮细胞呈立方形。当甲状腺功能旺盛时，细胞变高呈柱状，可见细胞分裂象，滤泡内胶状液体变少。当甲状腺功能低下时，滤泡上皮细胞变矮呈扁平状，而胶状液体增加。滤泡内胶状液体是甲状腺球蛋白，呈嗜酸性均质状着色，PAS反应呈阳性，说明是一种糖蛋白，由滤泡上皮细胞分泌。
电镜下，滤泡上皮细胞游离面有少量微绒毛和正在胞饮的质膜凹陷。侧面有紧密连接等，以防止滤泡内液体漏出。基底部有少量质膜内褶。胞质有散在的线粒体、粗面内质网及溶酶体。近游离面的胞质内有高尔基复合体。中等电子密度的分泌颗粒和含有胶状液体的低电子密度的膜包吞饮泡，即胶质小泡。滤泡上皮细胞能合成和分泌甲状腺激素。其合成与分泌过程比较复杂。滤泡上皮细胞首先在基底面从血中摄取氨基酸，在粗面内质网合成蛋白质，在高尔基复合体内加糖形成甲状腺球蛋白，通过分泌小泡分泌到滤泡腔贮存。与此同时，细胞基底面膜上的碘泵（ATP酶），可从血中摄取碘离子，在细胞内过氧化物酶的作用下活化，由细胞游离面进入滤泡腔，与甲状腺球蛋白的酪氨酸残基结合形成碘化的甲状腺球蛋白，在垂体前叶分泌的促甲状腺激素的作用下，滤泡上皮以胞饮的方式将碘化的甲状腺球蛋白重新吸收入胞质内，吞饮小泡互相融合形成较大的吞饮泡、再与溶酶作融合，在溶酶体内蛋白水解酶作用下，甲状腺球蛋白中碘化的酪氨酸残基被水解，形成大量的四碘甲腺原氨酸（tetraiodothyronine,T4），即甲状腺素和少量的三碘甲腺原氨酸（triiodothyronine，T3），经细胞基底部释放入毛细血管。
甲状腺素和T3的主要作用是增强机体产热代谢，促进小肠对糖的吸收，参与脂肪代谢的调节。此外，还可以促进组织器官，特别是脑, 骨的发育成熟。所以，在幼年期，甲状腺功能低下可引起呆小症。
（二）滤泡旁细胞
滤泡旁细胞（parafollicular cell）又称C细胞，成团积聚在浦泡之间，少量镶嵌在滤 泡上皮细胞之间，其腔面被滤泡上皮覆盖，细胞体积较大，在HE染色标本下，胞质稍淡。用镀银法可见基底部胞质内有嗜银颗粒，颗粒内含有降钙素，以胞吐的方式分泌。降钙素是一种多肽，通过促进成骨细胞分泌类骨质、钙盐沉着和抑制骨质内钙的溶解使血钙降低。有报道，哺乳类滤泡旁细胞内还含有生长柳素、去甲肾上腺素、P物质和血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）等。滤泡旁细胞的形态、大小、数量和分布随动物的种属而有差别，人、猴、鼠等的滤泡旁细胞为卵圆形，以小的细胞群分布于滤泡间。而猫狗等动物的滤泡旁细胞则呈圆形或卵圆形，在滤泡之间积聚形成大的细胞团。人的滤泡旁细胞多分布于甲状旁腺周围的甲状腺内，而在鼠类则多分布于甲状腺中央部。
