临床最常用的甲状腺功能测定如T3、T4、TSH测定，对各种甲状腺疾病的诊断是很重要的。没有任何实验室检查能100％准确诊断某种类型的甲状腺疾病，但联合2种或多种实验通常可测出即使是微弱异常的甲状腺功能。
　　如前所述，甲状腺产生T4和T3。但这种生产必须在垂体腺TSH的刺激下完成，而垂体腺TSH又由下丘脑TRH调节。了解这些情况对判断病情大有帮助。例如，低T4水平可表示甲状腺疾病或垂体腺无功能(不能刺激甲状腺生产T4)。正常情况下，T4降低则垂体腺释放TSH，若TSH水平高，则说明甲状腺(而不是垂体腺)功能低下。若T4低而TSH不高，病变可能在垂体腺。由于垂体腺也调节人体内其它的腺体(肾上腺、卵巢和睾丸)、控制儿童生长和正常的肾功能，因而对治疗影响很大。垂体腺功能失常意味着其它腺体也可能失常，而且这些腺体失常的治疗比甲状腺更为重要。垂体腺失常最常见的原因是垂体腺肿瘤，必须手术切除。
　　一般情况下，低水平的TSH足可维持正常的甲状腺功能。甲状腺功能低下如早期甲减时，TSH上升，即使T4和T3仍在正常范围内。这种上升反映了垂体腺对循环血液中甲状腺激素减少的应答，通常是甲状腺失常的首发表现。甲状腺功能正常时TSH通常是低的，循环甲状腺激素低下而TSH异常升高则表示垂体腺受损。TSH水平的解释取决于甲状腺激素的水平，因此TSH测定通常联合其它的甲状腺检查如T4和T3。
　　T4是所有甲状腺实验中最为常用的，它反映血液中甲状腺激素的多少。若患者未服用任何甲状腺药物，T4实验一般是很好的甲状腺功能实验。T3虽然仅20％，但有些患者T4正常而T3水平却很高。因此，两者联合测定能更准确地评估甲状腺功能。