Fraction libre, biologiquement active de la T4, sa concentration sérique est indépendante des variations de concentration ou d'affinité des protéines porteuses. La T4 libre augmente dans les hyperthyroïdies, les surcharges en thyroxine et les traitements à l'amiodarone. La T4 libre diminue en cas d'hypothyroïdies et de pathologies graves non thyroïdiennes.