L'esoftalmo basedowiano è una malattia autoimmune orbitale. Il recettore ormonale stimolante la tiroide (TSH-R) è un antigene presente nel grasso orbitale e nel tessuto connettivo ed è un bersaglio dell'attacco autoimmune. Tuttavia, alcuni pazienti con orbitopatia di Graves non presentano anticorpi anti-microsomiali, anti-tireoglobuline o anti-TSH,ossia gli anticorpi identificati nella malattia di Graves.