甲亢的诊断主要依据甲状腺功能检查等指标。一般来说，通过血液检测甲状腺相关激素水平来诊断甲亢。
一、甲状腺激素指标
血清甲状腺素（TT4）： 正常范围通常在65~155nmol/L，甲亢患者往往会升高。血清三碘甲状腺原氨酸（TT3）： 正常范围约1.2~3.4nmol/L，甲亢时多数也会升高，而且TT3对甲亢的诊断灵敏度比TT4更高。
二、促甲状腺激素指标
促甲状腺激素（TSH）： 正常范围多在0.3~5.0mIU/L，甲亢患者由于甲状腺激素分泌过多，会反馈抑制垂体分泌TSH，所以TSH会明显降低，这是诊断甲亢很重要的一个指标。比如很多甲亢患者的TSH会低于0.1mIU/L。
三、甲状腺自身抗体指标
促甲状腺激素受体抗体（TRAb）： 如果TRAb阳性，尤其是滴度较高时，对诊断Graves病（一种常见的甲亢类型）有重要意义。大约80%~90%的Graves病患者TRAb会呈阳性。甲状腺过氧化物酶抗体（TPOAb）和甲状腺球蛋白抗体（TGAb）： 如果这两种抗体阳性，提示可能存在自身免疫性甲状腺疾病，也有助于辅助诊断甲亢的病因，比如自身免疫性因素导致的甲亢时，这两个抗体常为阳性。