В диагностике ДТЗ первостепенное значение должно придаваться клинической симптоматике. Уровни Т3, Т4 (общая и свободная фракции) в сыворотке крови значительно выше нормы, ТТГ снижен или нормальный. Предпочтение следует отдавать исследованию свободной фракции Т4 и ТТГ методом иммуноферментного анализа.