游离三碘甲状腺原氨酸是甲状腺素生理活性部分，是反映甲状腺功能的指标之一。当怀疑甲状腺功能异常时，要同时化验血清游离甲状腺素和促甲状腺激素，当游离三碘甲状腺原氨酸、游离甲状腺激素增高，而促甲状腺激素下降时，诊断为原发性甲状腺毒症，见于Graves病、甲亢，以及各种甲状腺炎造成甲状腺细胞破坏后的一过性甲状腺毒症、甲状腺高功能腺瘤和甲状腺结节伴甲亢等。

另外，当游离三碘甲状腺原氨酸、游离甲状腺激素和促甲状腺激素均升高时，考虑为中枢性甲亢，需要进一步检查作定位诊断，确定病变部位在垂体还是下丘脑。如果只有游离三碘甲状腺原氨酸增高，游离甲状腺激素和促甲状腺激素正常，可以暂时不治疗，一个月后复查甲功，同时需要进一步查甲状腺相关的抗体和甲状腺超声，明确诊断。