TSH增高：
可見于原發性甲減、甲狀腺激素抵抗綜合征、異位TSH綜合征、TSH分泌腫瘤、應用多巴胺拮抗劑和含碘藥物等時。
原發性甲減的最早表現是TSH升高，如TSH升高而T3、T4正常可能為亞臨床型甲減。
采臍血、新生兒血或妊娠第22周羊水測TSH（uTSH）有助于胎兒或新生兒甲減的診斷。
TSH降低：
可見于甲亢、亞臨床甲亢、PRL瘤、Cushing病、肢端肥大癥、過量應用糖皮質醇和抗甲狀腺藥物時。
測定時采用血清樣本，4℃穩定5天，不宜使用有明顯溶血和脂血的標本。
本實驗測定法方法比較多，RIA法靈敏度不夠，不能區別正常人低值和原發性甲亢，需進一步做TRH興奮試驗，主要用于原發性甲減的診斷。
超靈敏的免疫放射分析法（IRMA）方法測定TSH，已成為甲減患者長期使用甲狀腺激素替代治療是否恰當和診斷甲亢的靈敏指標，可基本取代TRH興奮試驗和甲狀腺激素抑制試驗。
免疫化學發光法和時間分辨免疫熒光法更為靈敏、準確，其分析檢測限為0.001mU/L，故又稱超敏TSH（uTSH）。