血清TSH（促甲状腺激素）测定对鉴别Graves病和异源性TSH综合征最有价值。Graves病是由于自身免疫因素导致甲状腺激素分泌过多，通过负反馈机制使垂体分泌的TSH减少；而异源性TSH综合征是由于垂体以外的某些肿瘤组织分泌过多的TSH样物质，导致血中TSH升高。血清TT₃、TT₄（总三碘甲状腺原氨酸、总甲状腺素）和FT₃、FT₄（游离三碘甲状腺原氨酸、游离甲状腺素）测定主要用于判断甲状腺功能状态，但不能很好地区分两种疾病；TRH兴奋试验可用于评估垂体-甲状腺轴的功能，但对于两者的鉴别不如TSH测定直接；血清甲状腺素结合蛋白测定主要用于了解甲状腺素结合蛋白的水平，对鉴别这两种疾病价值不大。