Tiroksin (T4), također nastaje iz aminikiseline tirozin, ali posjeduje 4 atoma joda. Štitna žlijezda u najvećoj mjeri sekretuje ovaj hormon. Vrijeme poluživota je oko 6 dana, i nalazi se u krvi još više vezan za proteine: prealbumin, albumin, tiroksin-vezujući globulin, nego tironin, slobodno je svega 0,04%. Iz njega dejodacijom nastaje aktivni oblik tironin.