患有甲亢的时候，医生有可能会检查甲状腺大小，通过手的触摸或者是甲状腺超声，往往会发现甲状腺功能的亢进和甲状腺大小有可能不完全平行。有的人有弥漫性肿大，甚至出现多结节的甲状腺肿，但有些人甲状腺可能没有明显的肿大，完全正常，甚至有些人甲状腺会比通常的所谓标准有一定的减小。诊断甲亢最关键的是结合临床症状，如高代谢、怕热、多汗、手抖、心慌、吃得多、消瘦，以及容易发脾气。同时，进行甲状腺激素的测定，如果是高甲状腺激素血症，而且自身的抗体明显异常，有可能进行甲状腺同位素扫描，往往显影非常明显，摄取同位素明显增高，但是甲状腺的大小往往和病情不一定完全平行。
有些人是血当中甲状腺激素水平增高，但是甲状腺形态有可能偏小，有可能是所谓的破坏性甲状腺激素一过性释放入血。这种情况往往不是真正的甲亢，是焦甲状腺毒症，并不是真正的血锂中毒，而是血当中甲状腺激素水平增高，是由于各种炎性破坏，比如亚急性甲状腺炎、自身免疫性甲状腺炎，或者是像产后甲状腺炎，都可以出现血液里面甲状腺激素水平增高，有甲亢的表现，但是甲状腺偏小。这种破坏性血液当中，甲状腺激素水平增高往往不需要使用抗甲状腺的药物治疗，随着各种炎症的好转，高甲状腺激素血症完全能够恢复正常。
