Em relação ao hipotireoidismo secundário resultante de disfunção hipotálamo-hipófise, a concentração de TSH pode estar reduzida, normal, ou mesmo levemente elevada. Portanto, TSH inapropriadamente baixo em resposta aos níveis séricos reduzidos de T4 livre deve sugerir hipotireoidismo central. A análise da concentração dos outros hormônios hipofisários (prolactina, hormônio de crescimento, cortisol e gonadotropinas) e estudo de imagem com ressonância magnética são necessários para o correto diagnóstico.