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測定血及尿中甲狀腺激素的濃度有反映血清總甲狀腺素（T4）的測定如血漿蛋白結合碘（PBI）、正丁醇提取性碘（BEI），競爭蛋白結合法或放射免疫法測定T4或簡接采用甲狀腺激素結合比值測定; 有反映總三碘甲腺原氨酸（T3）的測定如放射免疫法測定血T3;有反映血游離T4的測定如游離T4指數，或有效甲狀腺素比值（ETR）;也有反映游離血T3的測定如血游離T3測定。
2.1 血漿蛋白結合碘測定
一般血漿中含有機碘和無機碘化合物，絕大部分有機碘和蛋白質結合。蛋白結合碘包括甲狀腺素和三碘甲狀腺原氨酸中所含碘以及一碘酪氨酸、二碘酪氨酸和微量甲狀腺球蛋白中所含碘，通常結合蛋白和上述各物質的結合量以甲狀腺素為主，其余均屬微量，如以100ml血漿中所含甲狀腺素（T4）和三碘甲腺原氨酸（T3）的結合重量相比，則T4為T3的40～50倍左右，T4占總PBI的80～90%，故本法通過測定結合蛋白中的碘量來反映T4的含量，正常時每100ml含3.5～7.0μg，甲狀腺功能亢進時增高，功能減退時降低。本試驗在測定過程中，碘的污染是影響結果的主要問題之一。含碘藥物及有機碘造影劑的使用對本測定有明顯干擾，后者的影響可長達數年。血漿結合蛋白濃度的改變也明顯影響測定結果。T4分子的65%為碘，故PBI相當于T4×0.65。
2.2 正丁醇提取碘測定
由于碘化甲腺原氨酸可溶于酸性正丁醇，故排除了碘化蛋白的污染，提高了特異性，結果較PBI低0.5～0.6μg%。
2.3 放射免疫法測定總T4
主要應用特異性的抗體抗原反應直接測定T4激素分子而非分子中的碘，故不受無機或有機碘的干擾，但仍和PBI一樣受TBG改變的影響，高TBG血癥時結果偏高，低TBG血癥時結果偏低，需加以糾正。本院正常人血清總T4為5.73～12.73μg%（正常值各單位可稍有不同）。
2.4 競爭蛋白結合法測定血清總T4
也是直接測定血清T4的一種方法，原理和放射免疫法相似，但以特異的TBG代替抗T4抗血清，在估價結果時也應考慮患者的TBG濃度是否正常。正常值約在4～14μg%，甲亢患者常超過14，甲減患者多低于5μg%
2.5 甲狀腺激素結合比值測定
常用的吸附劑有紅細胞、樹脂或碳末，故又稱125I-T3樹脂 （或紅細胞或碳末）攝取比值測定，是通過測定TBG的結合容量來間接測定血清總T4的方法。血漿結合蛋白的結合容量（即結合蛋白上能和標記甲狀腺激素結合的空余位置）的多少，取決于T4、L3和TBG的血濃度。T4、T3濃度愈高，結合蛋白和T4或T3結合較多，故空余位置較少，如TBG濃度愈高，則能和甲狀腺激素結合的位置增多，故空余位置也愈多。測定時將一定量的125I-T5示蹤量和吸附劑（如樹脂）加入血漿后，125I-T3可首先為結合蛋白上的空余位置結合，剩余的便為樹脂吸附。結合蛋白上的空余位置愈少，則樹脂上的放射性核素活性愈高; 反之則樹脂上核素活性愈少，如再以正常人血漿作對照即可求得比值。正常比值平均為0.99±0.1。甲亢時由于血中T4、T3增高，故空余位置少而樹脂上的核素則增多，如果測血漿中空余位置上的核素，然后和正常人相比，則比值較正常降低 （本院正常值為0.72±0.12），同理甲減時比值增高 （本院正常值為1.31±0.39）。如果測定樹脂上核素活性為準，則結果則相反，甲亢時比值高于正常，甲減時低于正常。
2.6 總T3測定
同樣可應用放射免疫法及蛋白競爭結合法測定，但也受血漿中TBG濃度改變的影響。甲亢時T3的增高常早于或大于T4的增高，如T4增高為正常的1～2倍時，T3的增高往往為正常的3～4倍，故對甲亢T3測定具有更大診斷意義。血清總T3的正常值為0.5～2.1ng/ml，甲亢時大多超過3.0ng/ml，甲減則低于0.5ng/ml。
2.7 游離甲狀腺素指數（FT4I）或有效甲狀腺素比值
游離甲狀腺素指數可間接自甲狀腺素濃度 （PBI或T4）和甲狀腺素的結合率的乘積算出。由于TBG偏高則可干擾PBI或T4的測定使結果偏高，而結合率的結果（測定樹脂的核素活性為準）則偏低，因此二者的結果相乘可糾正TBG的偏差，能在TBG不正常的情況下，計算出相當于游離T4的含量，但并非絕對值。T4×125I.T3樹脂攝取率=FT4I，正常值2.2～7.08。有效甲狀腺素指數測定的意義和游離T4指數相似，方法更為方便，只需做一次實驗即可糾正TBG的異常。正常值為0.86～1.14，平均1.00±0.07。甲亢時指數增高，甲減時降低。
2.8 尿中T4和T3的測定
主要反映可由腎小球濾出的游離T3和T4，不受TBG的影響。尿T4正常平均值為8.3±2.2μg/24小時，范圍在4.3～12.7μg/24h。尿T3平均值為2.9±0.5μg/24h，范圍在2.0～4.5μg/24h。甲亢時尿T3、T4排泄增高，甲減時減少。
