甲亢患者中约有30%~50%会出现眼睛突的情况，这主要与自身免疫因素有关。
自身免疫攻击相关
眼外肌与脂肪组织受累： 甲亢时，身体的免疫系统会出现异常，产生的抗体不仅作用于甲状腺，还会攻击眼外肌和眼眶内的脂肪组织。这些抗体与眼外肌上的受体结合后，会引起眼外肌的炎症、水肿，导致眼外肌增厚，影响眼球的运动。例如，眼外肌受到攻击后，其正常的收缩和舒张功能受到干扰，进而影响眼球的位置。眶后脂肪组织增生： 同时，抗体也会作用于眼眶内的脂肪组织，导致脂肪组织增生。眶后脂肪组织的增多会占据更多空间，推动眼球向前突出。
交感神经兴奋因素
交感神经活性改变： 甲亢患者体内甲状腺激素水平升高，会使交感神经的活性增强。交感神经兴奋会导致眼部的上睑肌收缩，出现上睑挛缩的现象，表现为眼睛看起来睁得比较大。而且，交感神经兴奋还可能影响眼部的血液循环等，进一步参与到眼睛突的发生过程中。比如，上睑挛缩会使得眼球相对突出的视觉效果更明显。
眼肌病变导致眼球运动异常
眼肌运动受限： 由于眼外肌受到炎症等影响而增厚，会导致眼肌运动受限。患者可能会出现眼球运动不协调的情况，比如向某个方向转动眼球时受到阻碍。长期的眼肌运动异常又会进一步加重眼球突出的程度。例如，当患者想向左看时，受到眼外肌病变的影响，眼球向左转动不灵活，久而久之可能会使眼球突出更加明显。复视等症状伴随： 眼肌运动受限还可能引发复视，即看东西重影。这是因为双眼的眼球运动不能协调一致，导致成像不能准确落在视网膜的同一位置，从而出现重影现象。而复视又会给患者带来不适，进一步影响生活质量，同时也与眼睛突的病理过程相互关联，因为复视会促使患者的眼部肌肉等进一步调整，可能加重眼球突出相关的病理改变。