甲亢时甲状腺分泌过多的甲状腺激素（T4及T3），血中与甲状腺蛋白结合的总T4及T3和不结合的游离T4及游离T3均增高；甲状腺摄取放射性131碘的能力也增强；由于血中甲状腺激素增多，抑制了垂体促甲状腺激素的分泌因此促甲状腺激素减少，在用促甲状腺激素释放激素刺激后促甲状腺激素也很少增加。
对于临床表现不够典型的病人,实验检查是重要的,若血中结合甲状腺激素的蛋白正常则对甲状腺激素结合没有异常影响，测血中总T4及总T3能够反映病情,直接测量游离 T4、游离T3固然好,但方法复杂为了消除蛋白对测定的影响,测总T4、T3的同时,常同时测T3树脂摄取试验,用它与总T4、T3做数学相乘计算出游离指数可较真实反映激素分泌情况。
基础代谢率测定，所需设备简单方便，若操作正确，对诊断估计病情、观察疗效等均有帮助，但本法缺乏特异性
诊断及鉴别诊断：绝大多数病人血中总T4总T3、T3树脂摄取试验均升高，吸131碘率增强促甲状腺激素减低，而且对促甲状腺激素释放激素缺乏反应。
