Při hypotyreóze se zvyšuje koncentrace tyreostimulačního hormonu. Diagnózu potvrzují nízké koncentrace volného tyroxinu (cT4), T4, T3 v krvi. V případech subklinické mírné hypotyreózy, kdy je hladina cT4 a T4 v krvi v normálním rozmezí, je detekce zvýšených hladin tyreostimulačního hormonu klíčová.