Tiroksin bebas yang tinggi, biasanya karena hipertiroidisme, menyebabkan hipermetabolisme, kegembiraan mental, jantung berdebar, berkeringat, nafsu makan meningkat, penurunan berat badan, buang air besar yang lebih sering, susah tidur dan mimpi, serta tangan gemetar. Pada beberapa kasus, terdapat juga penonjolan pada mata. Gondok beracun yang menyebar, tiroiditis subakut, penyakit Hashimoto, beberapa stimulasi obat, tumor hipofisis dapat menyebabkan hipertiroidisme dengan tiroksin bebas yang tinggi. Hipertiroidisme perlu segera diobati atau dapat menyebabkan komplikasi serius seperti penyakit jantung hipertiroid dan gagal jantung.