血中游离甲状腺激素水平升高，包括游离T3、游离T4，人体真正发挥甲状腺激素作用的正是游离T3和游离T4。当这两项升高时，如果伴有促甲状腺激素水平下降，以及甲状腺球蛋白抗体、微粒体抗体和促甲状腺激素受体抗体升高，提示机体发生弥漫性甲状腺肿，伴甲状腺功能亢进症。由于甲状腺激素过多，机体产生高代谢症候群，患者可以出现心慌、出汗、怕热、食欲亢进、大便次数增多，女性患者可以出现月经紊乱，以月经量减少为其特征。累及到心脏时，可发生心律失常、心房纤颤，患者还可以出现突眼，可以单侧出现，也可以双侧出现。以及出现双眼炯炯有神、瞬目减少、上睑挛缩，体检时可以看到上眼球露出白眼仁。甲状腺激素检测游离T3、游离T4升高，诊断甲亢以后，应该给予药物治疗或者是核素碘-131，以及甲状腺的手术正规治疗。患者如果出现游离T3、游离T4水平的升高，也可见于急性甲状腺炎、亚急性甲状腺炎的一过性甲亢期。这种情况一般不需要特殊处理，大多数患者可以自行缓解。