甲亢的诊断通常需要结合多种检查方法。一般来说，通过血液检查甲状腺功能是重要的诊断手段，其中血清甲状腺激素（如游离三碘甲状腺原氨酸FT3、游离甲状腺素FT4）升高，促甲状腺激素（TSH）降低，是甲亢的典型实验室表现。
血液检查项目及意义
甲状腺功能五项： 除了FT3、FT4、TSH外，还有甲状腺过氧化物酶抗体（TPOAb）和甲状腺球蛋白抗体（TgAb）。TPOAb和TgAb升高常见于自身免疫性甲状腺疾病，如Graves病（毒性弥漫性甲状腺肿），这对甲亢的病因诊断有帮助。一般通过抽血进行该项检查，能较准确地判断甲状腺的功能状态。促甲状腺激素释放激素（TRH）兴奋试验： 给患者注射TRH后，测定血清TSH的反应情况。正常情况下，注射TRH后TSH会升高，但在甲亢时，由于高浓度甲状腺激素的负反馈作用，TSH不升高或升高不明显。该试验可以辅助鉴别甲亢的病因是原发性还是垂体性等情况。
影像学检查助力诊断
甲状腺超声检查： 可以观察甲状腺的大小、形态、结构等。甲亢患者的甲状腺超声表现常为甲状腺弥漫性肿大，血流信号丰富，呈“火海征”。通过超声检查还能发现是否有甲状腺结节等情况，排除其他甲状腺病变导致的甲亢。例如，Graves病患者的甲状腺超声多有上述典型表现。甲状腺核素扫描： 对于判断甲状腺结节的功能有重要意义。甲亢患者如果是由甲状腺结节引起的（如毒性结节性甲状腺肿），核素扫描可发现结节部位放射性浓聚，而周围甲状腺组织放射性分布稀疏。这种检查方法能帮助区分不同病因的甲亢。
临床表现辅助判断
典型症状表现： 甲亢患者常出现怕热、多汗、心慌、手抖、多食易饥、体重减轻、烦躁易怒等症状。如果出现这些症状，结合实验室和影像学检查结果更有助于诊断甲亢。比如，患者出现不明原因的体重下降，同时伴有心慌、手抖，就要考虑甲亢的可能，进一步进行相关检查来明确诊断。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，称为Graves眼病。如果患者有这些眼部表现，也会为甲亢的诊断提供线索。但需要注意，并非所有甲亢患者都有眼部表现，所以眼部表现是辅助诊断的一个方面。