甲状腺功能减退时由于患者血液中甲状腺激素水平低，因此T3(血清总三碘甲腺原氨酸)、T4(甲状腺素血清总甲状腺素)水平较低，称为甲状腺功能减低。而如果此时TSH(促甲状腺激素)升高，称为原发性甲状腺功能减低。是由于原发性甲状腺功能减低时，甲状腺合成甲状腺激素的能力降低，体内甲状腺激素不能够抑制促甲状腺激素释放，导致促甲状腺激素水平增高。而促甲状腺激素是由垂体分泌的激素，能够刺激甲状腺细胞，刺激人体甲状腺激素的合成。
所以甲状腺功能减退的患者甲状腺较为肥大，因为此时功能性甲状腺细胞会增多，刺激人体甲状腺激素合成。但是甲状腺功能减低后垂体细胞的正常反应，是人体的代偿机制，在治疗时也可通过促甲状腺激素水平帮助调整药物。
