1、血總甲狀腺素（總T4）測定
在估計患者甲狀腺激素結合球蛋白（TBG）正常情況下，T4的增高（超過12ng/dl）提示甲亢。如懷疑TBG可能有異常，則應測定I125-T3結合比值（正常時為0.99±0.1，甲亢時為0.74±0.12）并乘以T4數值，以糾正TBG的異常，計算出游離甲狀腺指數（FT4I），本病患者結果增高。如正常，應爭取作進一步檢查。
2、血總T3
正常值100～150mg/dl，本病時增高，幅度常大于總T4。
3、反T3（rT3）的測定
血rT3正常均值為50ng.dl，甲亢時明顯增高。
4、游離T4（FT4）和游離T3（FT3）
FT4和FT3的測定結果不受前述TBG的影響，能較總T4和T3總的結果更正確地反映T4功能狀態。正常值：FT4為10.3～25.7pmol/L，FT3為2.2～6.8pmol/L。甲亢患者結果明顯高于正常高限。
5、甲狀腺攝131碘率
如攝碘率增高，3小時大于25%，或24小時大于45%（近距離法），峰值前移可符合本病，但宜作T3抑制試驗，以區別單純性甲狀腺腫。
6、T3抑制試驗
正常及單純甲狀腺腫時第二次攝131I率明顯下降，達50%以上。本病及浸潤性突眼患者中，促甲狀腺激素（TSH）對甲狀腺的刺激已為促甲狀腺素受體抗體（TSAb）所取代，且不受T3和T4所抑制，故在眼用T320μg每8小時一次，一周后第二次攝131碘率不被抑制或小于50%。此法對老年有冠心病者不宜采用，以免引起心律紊亂或心絞痛。
7、促甲狀腺激素釋放激素（TRH）興奮試驗
有興奮反應患者正常，如TSH接近于零，或用靈敏感度較高的免疫測量分析結果TSH低于正常，且不受TRH興奮，可提示甲亢（包括T3甲亢）。
8、TSAb或TSI
本病患者陽性率80%～90%，經治療病情緩解后TSAb的活性明顯下降或轉正常，有利于隨訪療效和鑒定治療后復發可能。
9、抗甲狀腺球蛋白抗體（TGA）和抗甲狀腺微粒體抗體（MCA）
在本病中TGA和MCA均可陽性，但其滴度遠不如橋本甲狀腺炎高。