游离T4低，TSH高一般提示发生了甲状腺功能减退症，甲状腺功能减退症一般是指甲状腺激素合成、分泌减少。机体甲状腺激素的代谢一般呈这样的规律，甲状腺激素水平升高，促甲状腺激素水平下降；甲状腺激素水平下降，促甲状腺激素水平升高，而且促甲状腺激素比甲状腺激素更为敏感，所以当发生甲状腺功能减退症时，促甲状腺激素首先反应。
有些患者可能甲状腺激素水平在正常范围内，这时促甲状腺激素TSH已经升高。如果是在10μIU/mL以内时称为亚临床甲状腺功能减退症，如果同时出现游离T4或者是游离T3水平的下降，这时就称为甲状腺功能减退症，应该给予左甲状腺激素的替代治疗。这种情况常见于桥本甲状腺炎、核素碘-131治疗后以及甲状腺手术以后导致的甲减。