1.抑制甲状腺激素合成：

抗甲状腺药物通过抑制甲状腺过氧化物酶的活性，阻止甲状腺滤泡细胞内酪氨酸的碘化及碘化酪氨酸的偶联，这是甲状腺激素合成的关键步骤。这样，就减少了甲状腺激素T3（三碘甲状腺原氨酸）和T4（甲状腺素）的生成。

2.减少T4向T3的转换：

特别是丙硫氧嘧啶，除了抑制甲状腺激素合成外，还能够在一定程度上抑制周围组织中T4向活性更强的T3的转换，进一步降低体内甲状腺激素的生物活性水平。

3.免疫调节作用：

某些研究提示抗甲状腺药物可能具有轻微的免疫调节作用，可能通过减少甲状腺刺激性抗体（如TSH受体抗体）的产生，对自身免疫性甲状腺疾病（如Graves病）有一定的治疗作用，但这一作用相对较弱，不是主要治疗机制。