În hipotiroidism, concentrația hormonului stimulator tiroidian crește. Diagnosticul este confirmat de concentrațiile scăzute de tiroxină liberă (cT4), T4, T3 în sânge. În cazurile de hipotiroidism subclinic ușor, când nivelul cT4 și T4 din sânge este în limite normale, detectarea nivelurilor crescute de hormon stimulator tiroidian devine crucială.