甲亢患者會測量甲狀腺功能指標, 其中的甲狀腺激素T3、T4指標會升高, 而促甲狀腺激素指標會明顯降低。 TSH是診斷甲狀腺功能亢進的重要指標, 也是評價甲亢治療效果的重要指標, 有時對於患者的重要意義甚至超過了T3、T4。
甲狀腺生理功能以下丘腦-垂體-甲狀腺軸的回饋性調節作為主要的調節方式。 在正常情況下, 下丘腦的室旁核和弓狀核的神經內分泌細胞合成促甲狀腺激素釋放激素, 由下丘腦合成的TRH會通過下丘腦的門脈系統轉運到腺垂體, 促進腺垂體釋放TSH。 TSH作用於甲狀腺, 使甲狀腺增大、濾泡增生,
甲亢患者由於甲狀腺本身的病變導致T3、T4合成和釋放異常增多, 血中T3、T4水準的升高會抑制下丘腦合成TRH, TRH合成減少會抑制TSH的合成和分泌, 久而久之TSH水準會顯著降低。