Ved hypothyroidisme stiger koncentrationen af thyreoideastimulerende hormon. Diagnosen bekræftes af lave koncentrationer af frit thyroxin (cT4), T4, T3 i blodet. I tilfælde af subklinisk mild hypothyroidisme, når niveauet af cT4 og T4 i blodet er inden for normale grænser, bliver det afgørende at påvise forhøjede niveauer af thyreoideastimulerende hormon.