Beim Wirkstoff Liothyronin handelt es sich um 0-(4-Hydroxy-3-iodophenyl)-3,5-diiodo-L-tyrosin (Windholz 1983a). Das T3-Molekül enthält 58,5% Iod (Kaneko 1997a). Es ist eine Komponente der Schilddrüse und des Plasmas von Menschen und Tieren und besitzt die fünffach höhere Aktivität als Levothyroxin.
Die Summenformel von Liothyronin lautet C15H12I3NO4 und das Molekulargewicht beträgt 651 Da (Windholz 1983a). Liothyronin ist ein synthetisch hergestelltes Natriumsalz des natürlich vorkommenden T3-Hormons. Es erscheint als geruchloses, leuchtend hellbraunes, kristallines Pulver. Es ist sehr schlecht in Wasser löslich und schlecht löslich in Alkohol. 25 µg Liothyronin sind annähernd äquivalent zu 100 µg Levothyroxin (Plumb 1995a).