Det er som regel enkelt å bekrefte eller avkrefte diagnosen ved å bestemme serumnivået av TSH (Thyroidea Stimulerende Hormon) og fritt T4 (Fritt/ikke proteinbundet thyroxin). Forhøyet TSH og lavt fritt T4 bekrefter diagnosen primær hypothyreose. Fritt T3 (ikke proteinbundet thyroxin med 3 jod-atomer, i motsetning til 4 jodatomer i T4) har ingen plass som rutineprøve ved mistanke om primær hypothyreose, fordi serum-konsentrasjonen er normal eller til og med forhøyet i de tidlige stadier av sykdommen. Hos pasienter med hypothyreose pga. sykdom i hypofysen eller hypothalamus er de typiske funnene normal eller lav TSH og lav fritt T4.