抗甲状腺药物适合于甲亢病情轻，甲状腺轻度或中度肿大的患者，其作用机制主要是抑制甲状腺激素的合成。目前常用的有两种抗甲状腺药物，包括甲巯咪唑和丙硫氧嘧啶。甲巯咪唑的作用较丙硫氧嘧啶强10倍，一般可首选甲巯咪唑治疗，因其作用较强，药效稳定，可每天一次给药。甲巯咪唑和丙硫氧嘧啶都有导致胎儿畸形的风险，但后者程度较轻，所以妊娠期和哺乳期合并甲亢患者可首选丙硫氧嘧啶。丙硫氧嘧啶还具有抑制外周血中T4转换为T3的作用，因此甲亢危象的患者首选丙硫氧嘧啶治疗。抗甲状腺药物的潜在不良反应是皮疹，皮肤瘙痒，白细胞减少，肝损伤和血管炎等。