单纯性甲状腺肿需通过病史采集（了解发病时间、生长发育等情况及地区、家族史）、体格检查（重点查甲状腺大小、质地等）、实验室检查（甲状腺功能测定、自身抗体检测、尿碘测定）、影像学检查（超声、放射性核素扫描）及鉴别诊断相关检查（如细针穿刺细胞学检查）明确诊断，同时需关注儿童、妊娠期女性、老年人等特殊人群的相关情况。
体格检查：重点检查甲状腺的大小、质地、是否对称、有无结节及压痛等。单纯性甲状腺肿的甲状腺多呈弥漫性肿大，质地柔软，对称，一般无压痛，随着病情发展可能会出现结节，但结节质地多较均匀。
实验室检查
甲状腺功能测定：血清甲状腺激素（T3、T4）一般正常，促甲状腺激素（TSH）也多正常，这是与甲状腺功能亢进或减退等疾病相鉴别的重要依据。例如，甲状腺功能亢进时T3、T4升高，TSH降低；甲状腺功能减退时T3、T4降低，TSH升高。
甲状腺自身抗体检测：抗甲状腺过氧化物酶抗体（TPOAb）、抗甲状腺球蛋白抗体（TgAb）等多为阴性，若抗体阳性需考虑自身免疫性甲状腺疾病可能。
尿碘测定：地方性甲状腺肿患者尿碘水平往往低于正常，一般尿碘低于100μg/L提示碘摄入不足。
影像学检查
超声检查：可清晰显示甲状腺的形态、大小、结构，能发现甲状腺内的结节、囊肿等病变，还可评估甲状腺血流情况。单纯性甲状腺肿超声表现为甲状腺弥漫性或结节性肿大，回声均匀，血流信号一般无明显异常增多。对于儿童和青少年进行超声检查时，要注意避免不必要的辐射，但超声检查是相对安全且有效的检查方法。
放射性核素扫描：可见甲状腺弥漫性或结节性摄取核素均匀，一般无“冷结节”等异常表现，与甲状腺肿瘤等疾病的核素扫描表现不同。
鉴别诊断相关检查
需与甲状腺炎、甲状腺肿瘤等疾病鉴别时，可能还会进行细针穿刺细胞学检查等，通过对甲状腺结节穿刺获取细胞进行病理分析，明确结节的性质，排除恶性病变等情况。例如，甲状腺恶性肿瘤穿刺细胞学检查可发现癌细胞。
特殊人群方面，儿童单纯性甲状腺肿需密切关注其生长发育指标，因为甲状腺激素对儿童生长发育影响较大；妊娠期女性出现单纯性甲状腺肿时，要注意甲状腺功能对胎儿发育的影响，定期监测甲状腺功能和甲状腺超声等；老年人单纯性甲状腺肿要注意与甲状腺恶性肿瘤等鉴别，因为老年人甲状腺疾病的恶性概率相对较高，需更谨慎地进行各项检查以明确诊断。
