甲亢的诊断主要通过临床症状、血液检查和影像学检查等综合判断。一般来说，通过血液中甲状腺激素水平的检测是诊断甲亢的重要依据。比如，血清甲状腺素（TT4）、三碘甲状腺原氨酸（TT3）、游离甲状腺素（FT4）、游离三碘甲状腺原氨酸（FT3）等指标升高，促甲状腺激素（TSH）降低，往往提示甲亢。
血液检查项目及意义
甲状腺激素测定： 血清FT4、FT3升高，TSH减低是诊断甲亢的主要指标。例如，Graves病患者通常会出现这样的激素水平变化。甲状腺自身抗体检测： 促甲状腺激素受体抗体（TRAb）、甲状腺过氧化物酶抗体（TPOAb）、甲状腺球蛋白抗体（TgAb）等抗体检测也很重要。TRAb阳性对Graves病的诊断、病情活动和复发等有重要意义，TPOAb和TgAb阳性提示自身免疫性甲状腺病的可能性。
临床表现观察
典型症状表现： 患者可能出现怕热、多汗、心慌、手抖、食欲亢进但体重减轻、大便次数增多等症状。比如，有些患者会感觉比别人更怕热，即使天气不热也会出汗很多；心慌时自己能明显感觉到心跳加快。眼部表现： 部分甲亢患者会有眼部症状，如眼球突出、眼裂增宽等。Graves病患者中约有25% - 50%伴有不同程度的眼部表现。
影像学检查辅助
甲状腺超声检查： 可观察甲状腺的大小、形态、血流情况等。甲亢患者的甲状腺超声往往显示甲状腺弥漫性肿大，血流信号丰富，呈“火海征”。甲状腺核素扫描： 对于鉴别甲亢的病因有帮助。例如，Graves病患者甲状腺核素扫描表现为摄取核素增强，分布均匀；而亚急性甲状腺炎导致的甲亢患者核素扫描则表现为摄取核素降低。