I livelli di TSH sono considerati il biomarcatore più sensibile della disfunzione tiroidea. Tuttavia, non sono sempre accurati, in particolare se si ritiene che la causa dell'ipotiroidismo sia correlata all'insufficiente secrezione di TRH, nel qual caso potrebbe essere bassa o falsamente normale. In questa situazione può essere condotto un test di stimolazione del TRH, in cui viene somministrato esso stesso e, dopo 30 e 60 minuti, vengono misurati livelli di TSH.