主要依靠临床表现以及核素显像，测定血清中的T3和T4有助于判断患者是否有甲状腺功能亢进，中老年人发生的甲状腺结节，临床出现心动过速，消瘦，乏力或腹泻，伴有或不伴有甲亢症状，血清T3，T4升高，或只T3升高，T4正常者，TSH可下降，TSH低反应或无反应，吸131I率正常或升高，对热结节抑制试验阴性者确诊为本病。
行放射性甲状腺显像检查时，结节周围的甲状腺组织因TSH被反馈抑制而萎缩，可完全不显影或显影很浅，完全不显影时应与先天性一叶甲状腺缺如相鉴别，方法是给予外源性TSH 10U，然后重复扫描，被抑制的萎缩的甲状腺组织重新显影，可诊断为自主性高功能性甲状腺腺瘤。
