毒性瀰漫性甲狀腺腫又被稱為Graves病，其臨床表現主要是由於血液循環中甲狀腺激素過多引起，其症狀和體徵嚴重程度與病程長短、激素升高程度和病人年齡等因素有關。患者的症狀主要有易激動、煩躁失眠、心慌、乏力、怕熱、多汗、體重下降、食慾亢進、大便次數增多或腹瀉，女性可以出現月經減少，並可以伴發週期性癱瘓。

該病以亞洲青壯年男性多見，以近端肌肉進行性無力、萎縮為表現。毒性瀰漫性甲狀腺腫的患者有1%左右還可以發生重症肌無力，大多數病人有不同程度的甲狀腺腫大，沒有壓痛表現。但也有少數病例的甲狀腺並不腫大，特別是老年人，出現結節性甲狀腺腫伴有甲亢可以觸及結節性腫大的甲狀腺。心血管系統的表現可以有心率加快、心臟擴大、心力衰竭、心律失常、心房顫動、脈壓差增大等，少數病例可以有下肢脛前皮膚黏液性水腫。

大約有25%-50%的病人可以有不同程度的凸眼，稱之為甲狀腺相關性眼病，多見於男性，可以是雙眼，也可以是單眼受累。單眼受累的病例佔到10%-20%左右，甲亢與凸眼不一定同步，大約有43%的患者兩者同時發生，有44%的甲亢先於凸眼發生。大約有55%的患者僅表現為凸眼，而甲狀腺功能正常，稱之為甲狀腺功能正常型的凸眼，這類患者可能存在亞臨床甲亢或甲狀腺自身抗體陽性。