甲狀腺功能亢進患者可以伴發甲狀腺功能亢進性肌病，是一種常見的神經肌肉併發症。本病多發生於毒性彌漫性甲狀腺腫的患者，多見於中年男性，少數發生于青年和老年人，多累及肢體近端肌群。
甲亢會導致患者血鉀降低，發生甲狀腺功能亢進伴週期性麻痹。週期性麻痹可發生在甲亢疾病進展期，也可以發生在症狀緩解後，多見於男性患者。由於甲狀腺激素對於患者的鉀離子和葡萄糖代謝的影響，使血清鉀濃度減低，引起肌肉麻痹，導致肢體癱瘓。患者常在精神因素作用下而發作，症狀可以持續數小時，甚至數月，發作頻率個體差異很大，補充鉀鹽可以減輕、終止或預防麻痹的發生。
慢性甲亢性肌病是甲亢患者常伴的神經肌肉系統疾病，患者起病較緩慢，多累及肢體近側肌肉和肩關節、髖關節肌肉群，表現為進行性肌無力。此病的病因尚不完全清楚，可能與肌肉細胞線粒體受損、肌肉能量代謝障礙有關。
極少數甲亢患者會出現急性甲狀腺功能亢進性肌病，起病常急驟，臨床表現為言語障礙和吞咽困難，往往在甲狀腺功能亢進危象時發生，嚴重時可以累及呼吸肌，造成呼吸肌麻痹而引起呼吸困難。