Se la tireotossicosi è dovuta ad un reale aumento di funzione della ghiandola tiroide, allora si parla di ipertiroidismo, ed in questo caso vi sarà un'aumentata captazione del radioiodio da parte della ghiandola tiroidea, ben osservabile mediante il test standard della captazione del radioiodio (detto RAIU). Le due forme più frequenti di ipertiroidismo sono il morbo di Basedow (detto anche morbo di Graves nella letteratura anglosassone), ed il gozzo nodulare tossico (uninodulare o multinodulare).