为了诊断病人有无甲状腺功能减退,可用放射免疫法测定T4、T3和TSH的水平。所测定的结果均应属于低下,因为TSH水平升高意味着甲状腺的异常是原发性的。在15~20秒钟内静脉内注射200~500μg的促甲状腺激素释放激素(Protirelin,一种人工合成的TRH)有助于鉴别诊断病人是属于下丘脑或垂体本身功能障碍。一般情况下在注射后30分钟可观察到TSH对TRH的反应达到高峰水平。在下丘脑疾病的患者中可能见到血浆中TSH水平升高延迟。遗憾的是,某些原发性垂体疾病的患者也具有这样一种异常的TSH反应。