目前常用的抗甲状腺药物是硫脲类化合物，包括硫氧嘧啶类的丙硫氧嘧啶和甲硫氧嘧啶及咪唑类的甲巯咪唑和卡比马唑。其抗甲状腺的作用基本相同，均可抑制甲状腺过氧化酶活性及碘化物形成活性碘，影响酪氨酰残基的碘化；抑制单碘酪氨酸碘化为双碘酪氨酸及碘酪氨酸偶联形成各种甲状腺原氨酸。近年发现此组药物可轻度抑制免疫球蛋白生成，使甲状腺中淋巴细胞减少，血循环中的甲状腺刺激性抗体下降。其中丙基硫氧嘧啶还在外周组织抑制5'- 脱碘酶而阻抑T4 转变成T3，故首选用于严重病例或甲亢危象。甲巯咪唑为卡比马唑的活化形式，作用较丙硫氧嘧啶强10 倍，特点是奏效迅速，代谢慢，维持时间长，临床上常顿服治疗甲亢。
硫脲类药物的抗甲状腺作用，不能阻止腺体内已合成的甲状腺激素的释放，开始用药后需经2 ～ 4 周，待甲状腺内原有的激素逐渐释放及代谢后，才能显示效能，症状控制需要4 ～ 8 周或更长。