Os efeitos das hormonas da tiróide no sistema cardiovascular situam-se principalmente nas três áreas seguintes: em primeiro lugar, no sistema vascular arterial, as hormonas da tiróide podem reduzir directamente a resistência vascular e regular a pressão arterial e o débito cardíaco. 50% dos doentes com tirotoxicose têm uma redução na resistência vascular sistémica e um rápido relaxamento das células musculares lisas vasculares sob a influência das hormonas da tiróide. O segundo é o efeito no sistema venoso. As hormonas da tiróide têm um efeito no cumprimento venoso e no volume de sangue, principalmente aumentando as pressões médias de enchimento e diminuindo o cumprimento venoso, mas não alterando o volume de sangue. Os doentes com edema mucoso têm um débito cardíaco por batimento reduzido, volume sanguíneo reduzido, taxa de filtração glomerular reduzida e resistência vascular sistémica aumentada. Em terceiro lugar, há o efeito no coração. As hormonas da tiróide podem aumentar o débito cardíaco, levando a um aumento da pressão arterial sistólica, mas o aumento do débito cardíaco pode também aumentar o consumo de oxigénio do miocárdio, deixando as células musculares cardíacas num estado de relativa hipoxia. Esta hipoxia prolongada pode levar a uma diminuição da função cardíaca, pelo que em casos mais graves de hipertiroidismo, isto pode levar a alterações na função cardíaca, com o ultra-som cardíaco a sugerir um aumento do coração e insuficiência valvular. Isto mostra que as perturbações do metabolismo da hormona tiroidiana podem afectar o desenvolvimento de doenças cardiovasculares, por exemplo, fibrilação atrial, insuficiência cardíaca congestiva e mesmo AVC em casos mais graves de hipertiroidismo. Os casos graves de hipotiroidismo também podem causar uma diminuição da contratilidade miocárdica, aumento do coração, aumento da resistência vascular e insuficiência cardíaca.