L'aggiunta della liotironina (T3 sintetico) alla levotiroxina è una strategia suggerita come misura per controllare meglio i sintomi, ma tuttavia ciò non è stato confermato da studi al riguardo. Nel 2007, la "British Thyroid Association" ha dichiarato che la terapia combinata con T4 e T3 ha portato ad un più alto tasso di effetti collaterali e a nessun vantaggio rispetto al T4 da solo. Allo stesso modo, le linee guida statunitense scoraggiano la terapia combinata, proprio per mancanza di prove certe, anche se riconoscono che alcuni casi abbiano tratto beneficio da questo approccio. Il trattamento con la sola liotironina non è suffragato da abbastanza studi al riguardo ed inoltre, a causa della sua breve emivita, deve essere assunta più frequentemente.