T3型甲亢是由于甲状腺功能亢进的时候，产生T3和T4的比例严重失调而导致，这个时候T3的产量显著多于T4产量。目前T3型甲亢的发病机制尚不清楚，在GRAVES病，还有毒性结节性甲状腺肿和自主高功能腺瘤中，都可以发生T3型甲亢，而且老年人居多。
实验室检查的特点是游离T4和总T4可以正常，总T3和游离T3升高，TSH降低，甲状腺吸碘率增加。有文献报道，T3型甲亢停用抗甲药物之后，缓解率高于普通甲亢，即这个病比较容易好。