中枢性甲状腺功能减退症的诊断，需要与原发性甲状腺功能减退症相鉴别。检查基础TSH水平有助于鉴别，前者TSH水平减低，后者升高。当中枢时性甲状腺功能减退症，主要是指下丘脑原因所致的甲状腺功能减退症，表现为TSH正常或者轻度升高，需要做TRH刺激试验进行鉴别。
典型的下丘脑性甲状腺功能减退症，TRH刺激后TSH分泌曲线呈现高峰延缓出现，于注射后60-90分钟出现，并且呈持续的高分泌状态至120分钟。垂体性的甲状腺功能减退症，TRH刺激后TSH反应迟钝，呈现低平曲线，增高小于两倍，或者增加小于4mIU/L。