Nella maggior parte delle forme di tireotossicosi, il valore di ormone tireostimolante (TSH) è basso, in quanto l'eccesso di ormoni tiroidei in circolo inibisce il normale rilascio del TSH da parte della ghiandola ipofisi (la quale a sua volta è il principale regolatore, in condizioni fisiologiche della secrezione ormonale tiroidea). Fa eccezione l'ipertiroidismo centrale, o secondario, condizione molto rara dovuta spesso ad un adenoma ipofisario che secerne un eccesso di TSH, il che stimola la tiroide a produrre eccessive quantità di ormoni tiroidei.