في قصور الغدة الدرقية، يرتفع تركيز الهرمون المنبه للغدة الدرقية. ويُؤكد التشخيص بانخفاض تركيزات الثيروكسين الحر (cT4)، وT4، وT3 في الدم. في حالات قصور الغدة الدرقية الخفيف دون السريري، عندما يكون مستوى cT4 وT4 في الدم ضمن الحدود الطبيعية، يصبح اكتشاف ارتفاع مستويات الهرمون المنبه للغدة الدرقية أمرًا بالغ الأهمية.