Представляет собой гликозилированный мембраносвязанный гемопротеиновый фермент, с молекулярной массой около 102.000 Да, содержит в своей структуре приблизительно 10% (от общей массы) углеводных остатков. Изоэлектрическая точка рI 5,75. В качестве гема в структуру молекулы включен протопорфирин IX, содержащий атом железа. Изменение его валентности играет, по-видимому, важную роль в передаче электрона при образовании реакционно активных форм йода — I+ и HOI. Пероксидаза щитовидной железы, играющая ключевую роль в синтезе тиреоидных гормонов, тесно связана, если не идентична, с тиреоидным антигеном, против которого в организме при нарушении иммунного контроля вырабатываются аутоантитела. В частности, они обнаруживаются у многих больных аутоиммунными тиреоидитами. Нарушение структуры тиреопероксидазы, имеющее место при некоторых формах врожденного гипотиреоидизма, может сопровождаться снижением скорости органификации йодида и сопряженным снижением скорости образования гормонов щитовидной железы. Тиреопероксидаза синтезируется в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и затем, в упакованном в экзоцитозные пузырьки виде, накапливается в апикальной части тироцитов. Ее синтез стимулируется действием тиреотропного гормона.