H εξέταση TSH διενεργείται παράλληλα με την εξέταση T4, που είναι γνωστή ως εξέταση θυροξίνης. Όταν η T4 είναι υψηλή τότε βρισκόμαστε μπροστά στο ενδεχόμενο υπερθυρεοειδισμού. Τα τελευταία χρόνια η εξέταση της ελεύθερης T4 (FT4), ενός μικρού τμήματος της T4 που δεν είναι δεσμευμένο σε πρωτεΐνες, όπως το υπόλοιπο, τείνει να αντικαταστήσει την εξέταση της θυροξίνης ως πιο ακριβής. Αυξημένα επίπεδα TSH σε συνδυασμό με χαμηλή ελεύθερη θυροξίνη μεταφράζονται σε πρωτοπαθή υποθυρεοειδισμό, αυξημένες τιμές και στις δύο παραπέμπουν σε δευτεροπαθή υποθυρεοειδισμό, ενώ χαμηλή TSH με αυξημένα επίπεδα ελεύθερης θυροξίνης υποδηλώνουν υπερθυρεοειδισμό.