甲狀腺腫大是甲亢患者的主要特徵性表現之一，臨床上有超過90%的甲亢患者都伴有不同程度的甲狀腺腫大，多數甲亢患者的甲狀腺腫呈彌漫性對稱性腫大，腫大的甲狀腺組織質地柔軟，表面光滑而伴有彈性。腫大的甲狀腺組織可隨吞咽動作而上下移動，以輕、中度腫大常見，極度腫大可引起壓迫症狀者罕見，腫大程度常與病情輕重沒有明顯關係。
甲亢患者的甲狀腺血管擴張，血流量增加，約有一半的甲亢患者在甲狀腺上可以觸及震顫，70%的患者在甲狀腺上下極可以聞及連續性血管雜音，收縮期明顯增強，且雜音不隨頭部的左右轉動而減弱或消失，這個體征是診斷甲亢的重要依據。部分患者也可見甲狀腺腫大不對稱，極少數甲狀腺位於胸骨後縱隔內者，需要借助同位素及X線檢查來確定診斷。甲狀腺血管雜音及震顫對於診斷甲亢具有重要意義。
部分甲亢患者甲狀腺組織內有單個或多發的結節，特別是高功能腺瘤的患者，甲狀腺組織內的結節可以通過觸診發現，通過甲狀腺超聲檢查，可以判斷甲狀腺結節的密度和血流，繼而判斷結節的性質。