硫脲类药物的作用机制主要是抑制甲状腺过氧化物酶，从而阻断甲状腺内酪氨酸的碘化及碘化酪氨酸的缩合，抑制甲状腺激素的合成。
1、抑制甲状腺过氧化物酶
硫脲类药物进入甲状腺后，会直接作用于甲状腺过氧化物酶，使其活性降低。甲状腺过氧化物酶是甲状腺激素合成过程中的关键酶，它负责催化碘离子的氧化以及碘与甲状腺球蛋白上酪氨酸残基的结合。当该酶被抑制后，碘的活化过程受阻，无法形成具有活性的碘，这是后续所有合成步骤无法进行的基础。
2、阻断酪氨酸碘化
在抑制过氧化物酶的基础上，硫脲类药物进一步阻断了酪氨酸的碘化过程。甲状腺球蛋白上的酪氨酸残基需要与活化的碘结合，生成一碘酪氨酸和二碘酪氨酸。由于缺乏活化的碘，这一结合反应无法正常进行，导致甲状腺球蛋白上碘化酪氨酸的数量显著减少，这是合成甲状腺激素所需的直接原料。
3、抑制碘化酪氨酸缩合
硫脲类药物还会阻止碘化酪氨酸的缩合反应。一碘酪氨酸和二碘酪氨酸需要经过缩合才能生成具有生物活性的甲状腺激素，即甲状腺素和三碘甲状腺原氨酸。该药物通过干扰这一缩合过程，使得已经形成的少量碘化酪氨酸无法有效转化为最终的甲状腺激素，从而进一步降低甲状腺激素的生成量。
4、不影响碘摄取与释放
硫脲类药物并不抑制甲状腺对碘离子的主动摄取，也不影响已合成好的甲状腺激素从甲状腺滤泡中释放入血。因此，服用该药物后，甲状腺仍能正常摄取碘，但无法将其有效利用来合成激素。这也解释了为何服药后需要一段时间（待甲状腺内储存的激素被消耗）才能看到明显的治疗效果。
5、具有免疫调节作用
部分硫脲类药物在抑制甲状腺激素合成的同时，还具有一定的免疫调节作用。它们可以轻度降低甲状腺自身抗体水平，并减少甲状腺内淋巴细胞的浸润。这种免疫调节作用有助于改善甲状腺功能亢进症患者的自身免疫状态，对控制病情和减少复发有一定的辅助意义。
硫脲类药物主要用于治疗甲状腺功能亢进症，服药期间需定期监测血常规和肝功能，注意观察有无皮疹、发热或咽痛等症状。日常饮食应避免高碘食物如海带、紫菜等，同时保证充足休息，避免情绪激动和过度劳累，有助于病情稳定。
