医生诊断甲亢主要根据病人的临床表现和各种医学检查结果，同时还要排除其他一些疾病(如类似甲亢一些表现的其他代谢性疾病)。另外，医生不仅要判断病人是不是患有甲亢，更重要的是对甲亢的类型和严重程度加以分析，并根据病情制定治疗计划，为此必须进行一些选择性检查或全面性检查。
医院里针对甲亢的检查项目很多，不同检查项目分别从不同侧面反映甲状腺的情况和身体的整个情况。通常医生会根据每个病人的具体情况决定需不需要进行全部的检查，或做选择性检查。
(1)一般性指标。主要包括血常规、电解质、肝肾功能等，以帮助判断机体的一般状况。
(2)血清甲状腺激素水平检查。包括血清总T3(TT3)，总T4(TT4)，游离T3(FT3)，游离T4(FT4)等测定，在这些指标中至少有一项在甲亢时处于增加状态。严重甲亢患者这些指标可能很高。
(3)促甲状腺素(TSH)。TSH是人的脑垂体分泌的，生理性的作用是促进甲状腺生长和分泌甲状腺激素。甲亢时，TSH的分泌受到抑制，因此检测值很低。甲亢被控制后，TSH逐渐恢复正常，但恢复的速度比甲状腺激素慢。甲减时，TSH会过多分泌。
(4)血清甲状腺抗体检查。包括促甲状腺素受体抗体(TRAb)、甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)，甲状腺球蛋白抗体测定(TGAb)。这些指标检测可明确病人的甲亢属于哪些类型，并且可以帮助判断甲亢病人在未来的甲状腺功能变化。
(5)甲状腺摄碘(131I)率测定。这个检查也帮助明确病人的甲亢类型，对碘-131治疗计划也有帮助。
(6)甲状腺超声检查和甲状腺核素显像。这二个检查可以分析甲亢病人的甲状腺大小、血流异常情况、甲状腺内结节变化情况和性质等。检查结果对治疗决策有帮助，而且可以在治疗前后进行客观比较甲状腺变化情况。
(7)其他检查如X-CT、甲状腺细针穿刺细胞学等。有些医生会要求做这些检查，可能是因为甲亢的病情比较复杂，尤其需要排除一些恶性病因时采用。
(8)甲亢合并有并发症或其他疾病要做其他相关检查。