在正常狀態下，甲狀腺功能受垂體分泌的TSH調節。給予外源性的甲狀腺激素（T3或T4）後，血中甲狀腺激素水平升高，通過負反饋調節，使TSH分泌減少，甲狀腺攝碘131率也隨之降低，表現為明顯受抑。但當甲狀腺功能亢進症時，垂體-甲狀腺軸的正常關係被破壞，導致甲狀腺功能不受TSH控制，外源性的甲狀腺激素無抑制攝131碘率能力或攝131碘率減低不明顯。試驗方法是在第一次甲狀腺吸碘131試驗後，應給病人口服甲狀腺片，每日3次，每次60mg，連服一周，然後重複做第二次甲狀腺吸碘131試驗。檢查前必須停服能影響碘攝取的食物和藥物，根據食物和藥物種類不同，停服的試劑長短不等，一般要求在2～4周或以上。
1.甲狀腺功能亢進症的輔助診斷。採用甲狀腺激素抑制試驗可以對臨床表現不典型的甲亢進行診斷及鑑別診斷。
2.甲狀腺功能亢進症與缺碘性甲狀腺腫的鑑別診斷。甲狀腺腫大是常見的臨床表現之一，引起甲狀腺腫大的原因主要為甲狀腺功能亢進症及非甲亢性疾病，如甲狀腺炎症、單純性甲狀腺腫及甲狀腺腫瘤等。進行甲狀腺激素抑制試驗，並結合血清甲狀腺激素水平進行分析，可鑑別甲狀腺腫大是否為甲亢所導致。
3.內分泌性突眼與眼眶腫瘤所致突眼的鑑別診斷。
第二次甲狀腺吸碘131試驗最高吸碘131率降至25%以下或較第1次下降50%以上。
