甲亢患者由於甲狀腺激素分泌過多，激動交感神經系統，可引起心臟收縮力增強，心臟排血量增加，心臟頻率增快，節律異常。患者可出現血壓脈壓增大、心動過速、心律失常等臨床表現。
脈壓是指動脈收縮壓和舒張壓之間的差值，正常人血壓隨年齡增大而升高，脈壓一般維持在30~40mmHg範圍內。甲亢患者由於心臟排血量增加，而外周血管擴張、阻力降低，可以導致動脈收縮壓升高、舒張壓正常或略下降，導致脈壓增大，這也是甲亢的特徵性表現之一。有些患者還可以出現水沖脈、毛細血管搏動征等周圍血管征。
心動過速和心律失常是甲亢患者心血管系統最早最突出的臨床表現。大多數患者表現為竇性心動過速，心率一般在100~120次/分，且心動過速呈持續性，即使在安靜、睡眠或休息時，心率仍較快。甲亢患者心率的快慢與基礎代謝率有關，基礎代謝率越高時一般心率也越快。甲亢患者還可以表現為竇性心律不齊、房性早搏、陣發性或持續性心房纖顫，也可以出現室性早搏或交界性早搏，偶有房室傳導阻滯發生。