Ob eine Kombinations­therapie Vorteile hat, ist bei den Wissen­schaftlern umstritten. Eine der Studien untersuchte die Wirkungen eines T4-Mono­präparates und eines T3 / T4-Kombi­nations­präparates an 33 Patienten mit Schild­drüsen­unterfunktion. Zunächst erhielten die Patienten fünf Wochen lang nur T4, dann wurden 50 μg des Levo­thyroxins durch 12,5 μg Tri­jod­thyronin (T3) ersetzt. Fast zwei Drittel der Patienten gaben an, sich unter der Kombi­nations­therapie insgesamt deutlich besser zu fühlen. Besonders das allgemeine Leistungs­vermögen und die Konzentra­tions­fähigkeit stiegen an. Ungefähr ein Drittel der Patienten bemerkte keinen Unterschied.
Dem steht eine Übersichts­arbeit entgegen, welche die Resultate von zehn Studien zum Thema T4-Mono­therapie oder Kombi­nations­therapie untersuchte. Sie kam zu dem Schluss, dass eine Substitution beider Hormone das allgemeine Befinden, die Lebens­qualität und die kognitiven Funktionen bei Hypothyreose verglichen mit der Mono­therapie nicht verbessert.