在本病早期，血清中的甲状腺激素水平多属正常，只有当甲亢症状较明显时，血清中的T3、T4才会升高。本病常常表现为T3型甲亢，反之，T3型甲亢时以毒性腺瘤引起者为多见。TRH兴奋试验或T3抑制试验，在本病的早期也多无异常，只有在出现甲亢症状后才有相应的阳性表现，因此这些试验对本病的诊断仅有部分参考意义。
1.甲状腺摄131I率 可正常或轻度升高。
2.T3抑制试验 示摄131I不受外源性T3抑制(或TRH兴奋试验呈无反应)，表明甲状腺结节存在自主性。
3.血清甲状腺激素(T3，T4)测定 多数病人T3，T4均升高，部分病人仅有T3升高，即T3型甲亢。故联合测定血中T3、T4能更好反映甲状腺功能状态，有助于确定病人是否有甲状腺功能亢进。
4.细针抽吸细胞学检查 除外恶性病变,为治疗选择提供依据。
应用131I或99mTc行甲状腺显像检查对本病的诊断最有意义，绝大多数患者呈单一性的“热结节”，结节部分呈放射性浓聚的“热结节”，周围萎缩的甲状腺组织仅部分显示，甚兴奋，周围甲状腺组织能重新显影。极少数患者可呈多发性“热结节”，结节以外的甲状腺组织的吸碘功能受到抑制。