Uz kliničku sliku, dijagnoza hipotiroidizma nije teška kada se misli na ovo često stanje. Klinička sumnja se proverava određivanjem hormona u cirkulaciji, TSH i FT4. Ako je TSH visok i FT4 nizak, dokazan je hipotiroidizam. Tada se pristupa utvrđivanju uzroka i na prvom mestu se određuju mikrosomska antitela. Ako je njihov titar povišen uz hipotiroidizam, skoro sigurno je u pitanju autoimunski hronični Hašimoto tiroiditis. Nizak TSH i niži FT4 ukazuju na hipofizno poreklo poremećaja. Tada se ispituju i drugi hipofizni hormoni jer je redak izolovan nedostatak sekrecije TSH. Ovo je važno da se uradi pre početka lečenja hipotiroidizma jer može da bude opasno da se nadoknadi tiroidna funkcija bez nadoknade drugih hormona koji nedostaju, na prvom mestu hormona nadbubrežne žlezde.