W niedoczynności tarczycy wzrasta stężenie hormonu tyreotropowego. Diagnozę potwierdza się niskim stężeniem wolnej tyroksyny (cT4), T4, T3 we krwi. W przypadkach subklinicznej łagodnej niedoczynności tarczycy, gdy poziom cT4 i T4 we krwi mieści się w granicach normy, kluczowe staje się wykrycie zwiększonego poziomu hormonu tyreotropowego.