(1)升高：
①甲狀腺中毒癥：無痛性甲狀腺炎、亞急性甲狀腺炎、突眼性甲狀腺功能亢進癥，服甲狀腺制劑、畸胎瘤、惡性絨毛膜上皮瘤、垂體促甲狀腺激素腫瘤。
②正常甲狀腺功能：TBG(甲狀腺結合球蛋白)增加癥(家族性)、妊娠、新生兒、部分肝癌、肝炎(急性期)、急性間歇性卟啉癥、藥物(類固醇類、避孕藥、抗甲狀腺素抗體陽性的慢性甲狀腺炎、家族性異常白蛋白血癥、T4結合前白蛋白(TBPA)過多癥、一過性高T4血癥(急性疾病、口服膽囊造影劑)。
(2)降低：
①甲狀腺功能減退癥：慢性甲狀腺炎、克汀病、碘有機化障礙、垂體性甲狀腺功能減退癥。
②正常甲狀腺功能：TBG(甲狀腺素結合球蛋白)減少癥(家族性)、腎病綜合征、人工透析治療、低蛋白血癥、蛋白喪失性胃腸癥、肝硬化，藥物(睪丸酮、蛋白分化激素、腎上腺糖皮質激素、水楊酸、苯妥英鈉、大倫丁、肝素)。
③低T3綜合征(重癥)、甲狀腺中毒癥、服用T3過量。
(3)T4型甲狀腺功能亢進癥(T4增高而T3正常)。
T4是人體內主要的甲狀腺激素，隨著年齡的增長血清濃度逐漸降低。
1．生理性增高：妊娠、雌激素替代治療及口服避孕藥者，因血中甲狀腺結合球蛋白增多導致甲狀腺激素總含量增多，但發揮生理作用的游離部分并不增加，因此一般不會有甲亢表現。
2．生理性降低：蛋白營養不良、使用雄激素、糖皮質激素及抗心律失常藥者，血中甲狀腺結合球蛋白減少，可導致甲狀腺激素總含量減少，但游離部分可正常，一般沒有甲減表現。
3．病理性增高：
(1)甲狀腺腺體功能旺盛，分泌甲狀腺激素增多，如彌漫性甲狀腺腫、甲狀腺腺瘤、甲狀腺濾泡癌等，這是甲亢的常見原因。
(2)下丘腦—垂體功能紊亂，分泌促甲狀腺激素增多，引起繼發性甲狀腺機能亢進，如垂體腫瘤、腦組織增生等。
(3)非特異性增多，如先天性甲狀腺結合球蛋白增多癥、病毒性肝炎等，由于甲狀腺結合球蛋白增多而引起甲狀腺激素總含量增加，一般無甲亢表現。
4．病理性降低：
(1)甲狀腺腺體功能低下，分泌甲狀腺激素減少，如慢性甲狀腺炎、低碘或高碘、甲狀腺癌腫手術切除或放療過度、甲亢用藥過量等，這是甲減的常見原因。
(2)腫瘤、放療、手術或創傷等損傷下丘腦—垂體，導致促甲狀腺激素分泌不足，引起繼發性甲狀腺機能減退。
(3)非特異性降低，如先天性甲狀腺結合球蛋白減少、腎病綜合征等，由于甲狀腺結合球蛋白減少而引起甲狀腺激素總含量降低，一般無甲減表現。
一般采集病人安靜狀態下早晨或上午空腹靜脈血，由于有些試驗室使用的測定方法受飲食碘的影響，患者在抽血前三天應禁食含碘豐富的食品。