1.血清游离甲状腺素(FT4)与游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)。FT3，FT4是循环中甲状腺激素的活性部分，不受血中TBG变化的影响，直接反映甲状腺功能状态。其性和性均明显超过总T3(TT3)、总T4(TT4)。正常值各实验室有差异。
2.血清总甲状腺素(TT4)。是判定甲状腺功能最基本的筛选指标。99.95%以上的T4与血清蛋白结合，主要是TBG，TBG受妊娠、雌激素、病毒性肝炎等因素影响而升高，受雄激素、低蛋白血症(严重肝病、肾病综合征)、泼尼松等影响而下降。
3.血清总三碘甲状腺原氨酸(TT3)。99.5%与血清蛋白结合，也受TBG影响，其浓度变化常与TT4的改变平行，但在甲亢早期，复发初期上升很快，测TT3为诊断本病较为的指标；对本病初起、治疗中疗效观察与治后复发先兆，更视为，特别是诊断T3型甲亢的指标。
二、TSH免疫放射测定分析(IRMA法)。能测出正常水平的低限，有很高的灵敏性，故又称STSH(SensitiveTSH)。广泛用于甲亢和甲减的诊断及治疗监测。
三、促甲状腺激素激素(TRH)。兴奋试验如静脉注射TRH200μg后TSH升高者，可排除本病；如TSH不增高(无反应)则支持甲亢的诊断。应注意不增高还可见于甲状腺功能正常的Graves眼病、垂体病伴TSH分泌不足等。本试验副作用少，对冠心病或甲亢心脏病较T3试验更为安全。
四、甲状腺摄131碘率。诊断符合率达90%，缺碘性甲状腺肿也可升高，但一般无高峰前移，可作T3试验鉴别。本法不能反映病情严重程度与治疗中的病情变化，但可用于鉴别不同病因的甲亢，如亚急性甲状腺炎。