甲狀腺分泌過多的病理生理作用是多方面的，但其作用原理尚未完全闡明。近幾年的研究發現，甲狀腺激素可以促進磷酸化，主要通過刺激細胞膜的Na-K-ATP酶（即Na-K泵），后者在維持細胞內外的Na-K梯度的過程中需要大量能量以促進Na的主動轉移，以致ATP水解增多，從而促進線粒體氧化磷酸化反應，結果氧耗和產熱均增加。甲狀腺激素的作用雖是多方面的但主要體現在促進蛋白質的合成，促進產熱作用，以及與兒茶酚胺具有相互促進作用，從而影響各種代謝和臟器的功能。如甲狀腺激素能增加基礎代謝率，加速多種營養物質的消耗，肌肉也易消耗。甲狀腺激素和兒茶酚胺的協同作用加強后者在神經、心血管和胃腸道等臟器的興奮和刺激。此外，甲狀腺激素對肝臟、心肌和腸道也有直接刺激作用。非浸潤性突眼由交感神經興奮性增高所致，浸潤性突眼則原因不明，可能和自身免疫機制有關。

甲亢危害的具體表現在以下幾個方面：
1、甲亢癥狀對造血系統的損害：甲亢會導致白細胞減少、貧血、血小板減少；
2、甲亢癥狀對生殖系統對損害：甲亢會導致男性導致性欲減退、陽痿、精子數量減少、不育及乳房發育。甲亢會引起月經紊亂、閉經及不孕等表現，即使懷孕后也易產生胎兒發育不良、早產、流產、胎兒發育不良及死胎；
3、甲亢癥狀對運動系統的損害：甲亢導致肌無力、肌肉萎縮等并發癥；
4、甲亢癥狀對心血管系統的損害：甲亢會導致心動過速、心律失常（如早搏、心房纖顫等）、血壓升高、心臟增大、心力衰竭、心絞痛、心肌梗死等甲亢性心臟病。甲亢的病程越長，甲亢性心臟病發生的可能性越高，且甲亢治愈后甲亢性心臟病需更長的時間才能恢復，個別病人甚至不能恢復正常。心房纖顫還可產生血栓，當血栓脫落時，則可導致大腦栓塞，并引起癱瘓。
5、甲亢癥狀對消化系統的損害：甲亢會導致肝臟功能受損、肝細胞壞死變性、轉氨酶升高、肝腫大、膽汁淤積性黃疸、胃腸功能紊亂、極度消瘦等并發癥；
6、甲亢癥狀對骨骼的損害：骨膜下骨形成及腫脹、甲狀腺杵狀指、以及鈣磷丟失導致骨質疏松。
7、甲亢癥狀對精神、神經系統的損害：甲亢會讓人引起幻想、躁狂癥、精神分裂癥、抑郁癥、全身震顫等并發癥。