血清促甲状腺激素水平升高与原发性临床甲减、原发性亚临床甲减、甲状腺激素抵抗综合征、TSH分泌瘤、甲状腺炎修复期等疾病密切相关。甲减患者甲状腺激素产生不足或作用减弱，机体发现这一情况后就会反馈性地分泌大量的促甲状腺激素，促使细胞分泌、合成更多的甲状腺激素。这样一来，血清促甲状腺激素水平就升高了。TSH分泌瘤可自主分泌促甲状腺激素，进而导致血清促甲状腺激素水平升高。亚急性、损伤性甲状腺炎的修复期内，合成、分泌激素的功能还未完全恢复，此时检测会发现血清促甲状腺激素升高。