原発性甲状腺機能低下症の症状および徴候はしばしば軽微で潜行性である。症状には，耐寒性低下，便秘，健忘，人格変化などがある。中等度の体重増加は主に体液貯留および代謝低下の結果である。手足の錯感覚がよくみられるが，手関節や足関節周囲の靱帯にタンパク性基質が沈着して生じた手根管-足根管症候群が原因であることが多い。甲状腺機能低下症の女性は過多月経または二次性の無月経を呈しうる。

顔の表情は鈍く，嗄声となり，話し方は緩徐になる；ムコ多糖，ヒアルロン酸，およびコンドロイチン硫酸の浸潤による顔面浮腫や眼窩周囲の腫脹がみられる；アドレナリン刺激の低下によって眼瞼下垂が生じる；体毛は減少して硬く乾燥し，皮膚は粗造かつ乾燥しうろこ状に肥厚する。深部腱反射の弛緩相は延長する。低体温がよくみられる。認知症または明らかな精神病（粘液水腫精神異常）が生じることもある。

カロテン血症がよくみられ，特に手掌や足底に顕著であり，脂質の豊富な表皮層へのカロテン沈着により引き起こされる。舌へのタンパク性基質沈着により巨舌症を来す場合もある。甲状腺ホルモンおよびアドレナリン刺激の両方が減少することにより徐脈が生じる。心臓は診察および画像検査で拡大がみられる場合があり，これは一部には心拡大，主として心嚢液貯留が原因である。胸水または腹水がみられる場合もある。心嚢液や胸水は緩徐に発生し，呼吸窮迫または血液動態異常を来すことはごくまれである。

高齢患者では，若年成人と比べて著しく症状が少なく，愁訴がしばしば軽微で漠然としている。甲状腺機能低下症がある高齢患者の多くは，非特異的な老人性の症候群（錯乱，食欲不振，体重減少，転倒，失禁，および可動性の低下）を呈する。筋骨格系の症状（特に関節痛）がしばしば生じるが，関節炎はまれである。筋肉痛および筋力低下（しばしば，リウマチ性多発筋痛症または多発性筋炎に似る），ならびにCK値の上昇が生じる場合がある。高齢者では，甲状腺機能低下症が認知症またはパーキンソニズムに類似することがある。

二次性甲状腺機能低下症はまれであるが，その原因は視床下部-下垂体系によって調節される他の内分泌器官にしばしば影響を及ぼす。甲状腺機能低下症の女性では，二次性甲状腺機能低下症を示唆するものとして，過多月経よりはむしろ無月経の既往，および身体診察において本疾患を疑わせるいくつかの相違点が挙げられる。二次性甲状腺機能低下症は，乾燥しているがさほど粗くはない皮膚および毛髪，皮膚の色素脱失，軽微な巨舌症，乳房萎縮，低血圧を特徴とする。また，心臓は小さく，漿液性心嚢液は生じない。副腎機能不全や成長ホルモン欠損症を随伴するため，低血糖がよくみられる。

血清TSHは最も感度が高い検査であり，特定の集団のスクリーニングが必要である（ 甲状腺機能の概要 : 甲状腺機能の臨床検査）。原発性甲状腺機能低下症では，下垂体は正常であるためフィードバックは抑制されておらず，血清TSH値は常に上昇している一方で血清遊離T₄は低値である。二次性甲状腺機能低下症では，遊離T₄および血清TSHは低値である（ときにTSHは正常範囲内であるが生物活性は低下している）。

原発性甲状腺機能低下症患者の多くは，循環血中トリヨードサイロニン（T₃）値が正常範囲内にあるが，これはおそらく機能の低下した甲状腺に対する持続的なTSH刺激により，生物学的に活性のあるT₃の優先的な合成，分泌がもたらされることが原因である。したがって，血清T₃の甲状腺機能低下症に対する感度は低い。

貧血がしばしばみられ，通常は正球性正色素性であり原因不明であるが，過多月経により低色素性となる場合もあり，ときには付随する悪性貧血すなわち葉酸吸収低下によって大球性を呈することもある。貧血が重症化することはまれである（通常，ヘモグロビン > 9g/dL）。低代謝状態が是正されるにつれて貧血は消退するが，ときに6～9カ月を要する。

血清コレステロールは原発性甲状腺機能低下症では通常高値であるが，二次性甲状腺機能低下症ではそれは少ない。

原発性および二次性の甲状腺機能低下症に加えて，血清サイロキシン結合グロブリン（TBG）の欠乏，一部の薬物（ 原発性甲状腺機能低下症），およびeuthyroid sick syndrome（ 橋本甲状腺炎）などの他の病態も総T₄を減少させることがある。

種々の甲状腺ホルモン製剤が補充療法に利用でき，例えば合成T₄（l-チロキシン）製剤，T₃製剤（リオチロニン），この2種の合成ホルモンの合剤，および動物の乾燥甲状腺抽出物製剤などがある。L-チロキシンが望ましい薬剤であり，通常の維持量は，年齢，BMI，および吸収に応じて，75～150μg，1日1回経口投与である（小児の用量については 乳児および小児における甲状腺機能低下症 : 治療レジメン）。その他の点では健康な，若年または中年の患者では，100μgまたは1.7μg/kg，1日1回経口投与を開始量としうる。

しかし，高齢者および心疾患患者では，低用量，通常は25μg，1日1回投与から治療を開始する。用量は維持量に達するまで6週間毎に調整する。維持量は，高齢者では減量，妊婦では増量が必要となる可能性がある。T₄の吸収を低下させる，または胆汁への排泄を増加させる薬物が同時に投与されている場合も，用量を増加する必要が生じうる。用量は，血清TSH値が正常範囲の中央付近まで回復する最小量にすべきである（ただし，この基準を二次性甲状腺機能低下症患者に用いることはできない）。二次性甲状腺機能低下症では，L-チロキシンの投与により遊離T₄が正常範囲の中央付近の値になるはずである。

リオチロニンは，半減期が短く血清T₃に大きなピークを形成するため長期の補充療法に単独で用いるべきではない。標準補充量（25～37.5μg，1日2回）の投与は，ほぼ完全に吸収されるため，血清T₃を投与後4時間以内に300～1000ng/dL（4.62～15.4nmol/L）まで急速に上昇させる；この値は24時間以内には正常範囲まで戻る。さらに，リオチロニンを投与されている患者は1日に少なくとも数時間は化学的な甲状腺機能亢進状態にあり，心疾患のリスクが増加する可能性がある。

同様の血清T₃パターンがT₃およびT₄の合剤の経口摂取時にもみられるが，T₃投与量が少ないためT₃の最大値は低下する。合成T₄製剤による補充療法では，血清T₃に異なる反応パターンがみられる。血清T₃の増加が緩徐に生じ，十分量のT₄が投与されると値は正常範囲内で維持される。動物の乾燥甲状腺製剤は，様々な量のT₃およびT₄を含有しているため，患者がすでにこのような製剤を服用し，血清TSHが正常となっている場合を除いて処方すべきではない。

l-チロキシンは副腎クリーゼを引き起こす可能性があるため，十分なコルチゾール分泌の証拠が得られる（またはコルチゾール療法が行われる）までは二次性甲状腺機能低下症患者にl-チロキシンを投与すべきではない。