甲状腺功能检查
血清总甲状腺素（TT4）：血清中绝大部分甲状腺素与血浆蛋白结合，TT4是判定甲状腺功能最基本的筛选指标。血清甲状腺素结合球蛋白（TBG）会影响TT4结果，妊娠、雌激素等可使TBG升高，TT4也随之升高；雄激素、低蛋白血症等可使TBG降低，TT4也随之降低。
血清总三碘甲状腺原氨酸（TT3）：TT3是诊断甲亢最灵敏的指标，约95%的甲亢患者TT3升高，而且与病情严重程度呈正相关，病情复发时，TT3先于临床症状复发之前升高。T3型甲亢时仅TT3升高，而TT4可正常。
血清游离甲状腺素（FT4）：FT4是甲状腺激素的活性部分，不受TBG影响，能直接反映甲状腺功能状态，其敏感性和特异性均明显高于TT4、TT3。妊娠、雌激素等使TBG升高时，FT4仍可正常，FT4降低常见于甲状腺功能减退症。
血清游离三碘甲状腺原氨酸（FT3）：FT3是生物活性部分，不受TBG影响，其诊断甲亢的灵敏度和特异性高于TT3，FT3降低常见于甲状腺功能减退症。
促甲状腺激素测定
血清促甲状腺激素（TSH）：TSH是反映甲状腺功能最敏感的指标，也是诊断甲亢最早期的指标。在甲亢时，TSH水平低于正常，而且TSH降低常早于TT3、TT4和FT3、FT4的升高。亚临床甲亢时，甲状腺激素水平正常，但TSH水平已低于正常。
甲状腺自身抗体测定
促甲状腺素受体抗体（TRAb）：TRAb是鉴别甲亢病因、诊断Graves病的重要指标之一。新诊断的Graves病患者，TRAb阳性率可达95%以上。TRAb包括刺激性（TSAb）和抑制性（TSBAb）两种抗体，TSAb是导致Graves病的直接致病原因。
甲状腺过氧化物酶抗体（TPOAb）：TPOAb是一种自身免疫性抗体，在Graves病患者中，TPOAb阳性率约50%-90%，它的存在提示甲状腺有淋巴细胞浸润，与疾病的进展和复发可能相关。
甲状腺球蛋白抗体（TgAb）：TgAb也是自身免疫性抗体，Graves病患者中TgAb阳性率约30%-60%，同样反映甲状腺有自身免疫性炎症。
甲状腺超声检查
通过甲状腺超声可以观察甲状腺的大小、形态、血流情况等。Graves病患者甲状腺多呈弥漫性肿大，血流丰富，可见“火海征”，有助于辅助诊断甲亢以及与其他甲状腺疾病鉴别，如甲状腺炎等甲状腺疾病超声表现不同。
甲状腺核素扫描
对于诊断甲亢病因有一定价值，例如Graves病患者甲状腺核素扫描表现为摄取核素功能增强，分布均匀。可以帮助鉴别甲亢是由Graves病、毒性结节性甲状腺肿还是甲状腺自主高功能腺瘤等原因引起。
不同年龄、性别、生活方式和病史的人群在进行甲亢化验时基本的化验项目是类似的，但需要根据具体情况考虑某些因素对化验结果的影响。例如妊娠女性由于TBG升高，TT4、TT3可能会升高，此时需要结合FT4、FT3和TSH来综合判断甲状腺功能；有自身免疫性疾病病史的人群，TPOAb、TgAb等自身抗体可能本身就处于异常状态，在分析甲亢相关抗体结果时要考虑这一背景；长期服用某些影响甲状腺功能药物的人群，需要告知医生用药情况，以便正确解读化验结果。