根据临床症状和体征，对于典型病例诊断不困难。但对于早期和轻型患者、年老和儿童患者，临床表现较少而不够典型者，诊断需更多地借助于实验室检查。
（1）有诊断意义的临床表现
特别要注意怕热、多汗、易激动、纳亢、消瘦、腹泻、静息时仍心动过速、眼征及甲状腺肿大等。在甲状腺部位查到震颤及血管杂音，更具有诊断意义。
（2）一般实验室检查
血清总T3 及T4 升高，T3 树脂摄取试验及游离T4 指数高于正常。
格雷夫斯病血中促甲状腺激素浓度常低于正常。
（3）特殊甲状腺功能试验
①甲状腺碘131 摄取率或抑制试验。在禁碘剂两周后，做此试验，常示总摄碘131 率增高，峰值前移，提示甲亢存在。如果对结果有怀疑或仍难诊断的病例，必要时应作甲状腺片或T3 片服后甲状腺碘131 摄取的抑制试验。此抑制试验对年老及有心血管疾病者应慎用。
②促甲状腺激素释放激素兴奋试验。于注射促甲状腺激素释放激素后有兴奋反应者为正常。如血中基础促甲状腺激素很低，注射后仍低或未见上升，即不被促甲状腺激素释放激素兴奋，结合临床症状，可能提示有甲亢。此试验优于甲状腺素抑制试验或T3 抑制试验，副作用少，并可避免甲状腺激素摄入对心脏的影响及甲亢症状加重等缺点。
③对症治疗。对少数疑难病例经过实验室检查仍未能确诊，可重复上述检查，还可在对症治疗情况下随诊或可试用抗甲状腺药物进行诊断性治疗1 ～ 3 个月，以便做出正确的诊断。