促甲状腺素偏高可以见于垂体病变和甲状腺疾病，促甲状腺素由腺垂体合成和分泌受到甲状腺素水平的反馈性调节。垂体本身病变，如分泌性垂体瘤，因为可以合成和分泌促甲状腺素的细胞增加，则会出现促甲状腺素的合成和分泌增加，导致血液中促甲状腺素升高。
甲状腺疾病，例如甲状腺切除术后，或者自身免疫性甲状腺炎晚期，甲状腺不能有效合成和分泌甲状腺素，血液中甲状腺素水平下降，会刺激下丘脑，增加促甲状腺素释放激素的分泌。这种激素进一步刺激腺垂体，合成和分泌更多的促甲状腺素，用于刺激甲状腺细胞合成和分泌甲状腺素，维持甲状腺素到正常水平。
