鉴别诊断时须考虑：
①单纯性甲状腺肿。除甲状腺肿大外，并无上述症状和体征。虽然有时131I摄取率增高，T3抑制试验大多显示可抑制性。血清 T3，rT3均正常。
②神经官能症。
③自主性高功能性甲状腺结节，扫描时放射性集中于结节处：经TSH刺激后重复扫描，可见结节放射性增高。
④其他。结核病和风湿病常有低热、多汗心动过速等，以腹泻为主要表现者常易被误诊为慢性结肠炎。老年甲亢的表现多不典型，常有淡漠、厌食、明显消瘦，容易被误诊为癌症。单侧浸润性突眼症需与眶内和颅低肿瘤鉴别。甲亢伴有肌病者，需与家族性周期麻痹和重症肌无力鉴别。
典型的甲亢有高代谢症状，甲状腺肿大，眼球突出等症状，诊断并不困难，但有约20%的甲亢病人临床表现不典型，多见于老年，年龄较大的病人，有慢性疾病的病人或是甲亢早期和轻症甲亢病人，症状和体征不典型，往往无眼球突出，甲状腺肿大不明显，特别是有一些病人甲亢症状隐匿，而以某种症状较为突出，容易误诊为另一系统疾病，常见的不典型表现有以下几点：
1、心血管型：以心血管症状为突出症状，心动过速，心律失常，心绞痛或心力衰竭。多见于妇女或年龄较大的病人及毒性结节性甲亢病人，临床上往往诊断为冠心病，高血压性心脏病、心律失常等病。此型甲亢病人，心血管症状用抗甲状腺药物治疗才能缓解，单纯用心血管药物治疗效果不佳。
2、神经型：以神经精神症状为突出表现，病人神经过敏，注意力不集中，情绪急躁、坐立不安、失眠，幻觉，多见于女性，易误诊为神经官能症或更年期综合征。
3、胃肠型：常以腹泻为突出症状 大便1天数次甚至数十次水样腹泻。无脓血便，常误诊为肠炎，慢性结肠炎。有部分病人以腹痛为主要症状，呈弥漫性或局限性腹痛，可类似胆绞痛、肾绞痛、溃疡病，胰腺炎，阑尾炎，往往诊断为急腹症而收体外科治疗。偶尔少数病人以剧烈呕吐为主要症状，甚至呈顽固性呕吐而误诊为胃肠炎。本型多见于中、青年人。
4、肌肉型：以肌无力、体力减退和周期麻痹为突出表现，往往无突眼，无甲状腺肿等甲亢体征和症状，或症状出现较晚，多见于中年男性，多在病人饱餐后及摄入大量糖类食品发生。
5、恶病质型：以消瘦为突出症状，体重迅速下降，肌肉萎缩，皮下脂肪减少或消失，甚至出现恶病质，往往误诊为恶性肿瘤，多见于老年病人。
6、低热型：约半数甲亢病人有低热，体温一般心悸等症状，易误诊为风湿热、伤寒、结核病、恶急性细菌性心内膜炎等，主要见于青年人。本型低热的特点，体温升高与心率加快不呈正比，心率快更显著，应用解热药抗生素治疗无效，而抗甲状腺药治疗效果明显。
7、肝病型：以黄疸、上腹胀痛、肝大，转氨酶升高，白细胞减少为主要症状，往往误诊为肝病。
除上述不典型症状外，还有一些不典型体征，如甲亢性肢端病，男性乳房发育症，白癜风，指甲与甲床分离症(Plummer甲)，局部常色素沉着，高糖血症，多饮多尿，肝掌，高钙血症等。这些都需要有进一步认识，以免误诊。一般甲亢还需要与单纯性甲状腺肿(地方性甲状腺肿)、急性甲状腺炎、恶急性甲状腺炎、桥本病、甲状腺瘤、甲状腺癌、自主神经功能紊乱等症鉴别。
鉴别诊断
1、血总甲状腺素(总 T4)测定，在估计患者甲状腺激素结合球蛋白(TBG)正常情况下，T4的增高(超过12ng/dl)提示甲亢。如怀疑 TBG可能有异常，则应测定I125-T3结合比值(正常时为0.99±0.1，甲亢时为0.74±0.12)并乘以T4数值，以纠正TBG的异常，计算出游离甲状腺指数(FT4I)，本病患者结果增高。如正常，应争取作进一步检查。
2、血总T3正常值100～150mg/dl，本病时增高，幅度常大于总T4。
3、反T3(rT3)的测定，血rT3正常均值为50ng.dl，甲亢时明显增高。
4、游离T4(FT4)和游离T3(FT3) FT4和FT3的测定结果不受前述TBG的影响，能较总T4和T3总的结果更正确地反映T4功能状态。正常值：FT4为 10.3～25.7pmol/L，FT3为2.2～6.8pmol/L。甲亢患者结果明显高于正常高限。
5、甲状腺摄131I率，如摄碘率增高，3小时大于25%，或24小时大于45%(近距离法)，峰值前移可符合本病，但宜作T3抑制试验，以区别单纯性甲状腺肿。
6、3 抑制试验方法见前述。正常及单纯甲状腺肿时第二次摄131I率明显下降，达50%以上。本病及浸润性突眼患者中，TSH对甲状腺的刺激已为TSAb所取代，且不受 T3和T4所抑制，故在眼用T320μg每8小时一次一周后，第二次摄131I率不被抑制或小于50%。此法对老年有冠心病者不宜采用，以免引起心律紊乱或心绞痛。
7、促甲状腺激素释放激素(TRH)兴奋试验有兴奋反应患者正常，如TSH接近于零，或用灵敏感度较高的免疫测量分析 (immunometric asay)结果TSH低于正常，且不受TRH兴奋，可提示甲亢(包括T3甲亢)。本试验意义与T3抑制试验相似，且可避免摄入T3影响心脏，加重症状等缺点，惜试剂供应尚未能普及。
8、TSAb或TSI 本病患者阳性率约80%～90%，经治疗病情缓解后TSAb的活性明显下降或转正常，有利于随访疗效和鉴定治疗后复发可能。临床上也常以此估计抗甲状腺药物停服合适时间。
9、抗甲状腺球蛋白抗体(TGA)和抗甲状腺微粒体抗体(MCA) 在本病中TGA和MCA均可阳性，但其滴度远不如桥本甲状腺炎高。
