A、甲状腺激素的分泌受下丘脑和垂体的调节，A正确；
B、甲状腺激素能促进新陈代谢，增加产热，因此甲状腺激素分泌增多时，机体产热量增加，B正确；
C、甲状腺激素几乎可以作用于全身所有的细胞，C正确；
D、由于甲状腺激素对下丘脑和垂体存在负反馈调节，因此血液中甲状腺激素水平升高会引起促甲状腺激素释放激素分泌减少，D错误．
故选：D．