O significado fisiológico da calcitonina é incerto, mas tem um efeito modesto no decréscimo do cálcio e fósforo. Sua secreção é normalmente modulada pelo aumento e queda dos níveis de cálcio, com um aumento do cálcio circulante surge um aumento dos níveis de calcitonina. São encontrados níveis elevados (maiores que 100 pg/mL) em uma variedade de condições patológicas, acentuadamente no carcinoma medular da tireóide, um tumor das células secretoras de calcitonina. O peptídeo está também frequentemente elevado em leucemias e doenças mieloproliferativas. Adicionalmente, pode ser produzido ectopicamente por tumores, por exemplo, de mama e pulmão. A sua dosagem, contudo, não parece ter significado no diagnóstico destas doenças. Valores elevados podem ser vistos associados ao hiperparatiroidismo, hipergastrinemia, falência renal e doença inflamatória crônica.
