Des niveaux élevés de T4 libre, dépassant la plage de référence normale (par exemple, une limite supérieure comme 1,7 ng/dl), peuvent indiquer une glande thyroïde hyperactive (hyperthyroïdie), une thyroïdite ou des affections thyroïdiennes toxiques. Un taux élevé de T4 libre peut également signaler une thyréotoxicose. Cette condition, caractérisée par divers symptômes et un fonctionnement rapide de la glande thyroïde, est également appelée « goitre toxique ».