甲亢让眼睛突出主要是因为自身免疫因素。在Graves病（毒性弥漫性甲状腺肿）患者中，约有30% - 50%会出现不同程度的眼球突出。
自身免疫攻击眼外组织
抗体作用： 甲亢患者体内产生的促甲状腺激素受体抗体（TRAb），不仅会作用于甲状腺，还会攻击眼外肌、眶后脂肪和纤维组织等。这些抗体与眼外组织上的受体结合后，会引发一系列免疫反应，导致眼外肌水肿、增生等改变。炎症反应： 免疫反应会引起眼外肌周围的炎症，使得眼外肌增厚，影响眼球的运动，进而导致眼球突出。
眶后组织体积增加
脂肪堆积： 由于自身免疫的影响，眶后脂肪组织会发生增生，体积增大，从而推动眼球向前突出。一般来说，这种脂肪的异常堆积是逐渐发生的，随着病情的发展，眼球突出的程度可能会逐渐加重。软组织肿胀： 除了脂肪堆积，眶后的软组织也会出现肿胀情况，进一步增加了眶内的压力，促使眼球向外突出。
交感神经兴奋影响
交感神经作用： 甲亢时，交感神经兴奋也可能参与了眼球突出的发生。交感神经兴奋会导致眼裂变宽、眼睑退缩等表现，从外观上也会让眼球看起来更加突出。而且交感神经的异常兴奋还可能影响眼部的血液循环等，对眼球突出起到一定的促进作用。
眼部肌肉功能异常
肌肉运动受限： 眼外肌因为免疫炎症等原因出现病变后，其正常的运动功能受到影响。例如，眼外肌增厚、纤维化等会导致眼球向不同方向运动受限，而这种运动受限又会进一步改变眼球的位置，使得眼球突出更加明显。复视等伴随症状： 当眼外肌运动功能异常时，患者往往还会出现复视的症状，这也从侧面反映了眼部肌肉功能的异常与眼球突出之间的密切关系。因为眼外肌运动不协调，双眼不能同时注视同一物体，就会产生复视，而眼球突出的情况也会因为肌肉功能的异常而持续存在或加重。