Durante il metabolismo dello iodio nella sintesi tiroidea, l'effetto Wolff-Chaikoff è dovuto a:
Inibizione della risposta cAMP del TSH
Inibizione della proteolisi della tireoglobulina
Inibizione del legame organico dello ioduro
Inibizione del meccanismo di intrappolamento dello ioduro
Il metabolismo dello iodio all’interno della tiroide può essere regolato indipendentemente dal TSH. Questo meccanismo è importante quando i livelli di iodio nel plasma sono elevati (15-20 volte superiori al normale) perché questo aumento inibisce il legame organico dello iodio all’interno della tiroide. Questo fenomeno di autoregolazione consistente nell'inibizione dell'organizzazione dello iodio da parte di elevati livelli circolanti di ioduro è noto come effetto Wolff-Chaikoff. Questo effetto dura alcuni giorni ed è seguito dal cosiddetto fenomeno di fuga, a quel punto riprende l'organizzazione dello iodio intratiroideo e ritorna la normale sintesi di T4 e T3. Rif: Molina P.E. (2013). Capitolo 4. Ghiandola tiroidea. In P.E. Molina (a cura di), Fisiologia endocrina, 4e.