甲状腺呈结节性肿大（一个或多个），包膜完整或无包膜，镜下可见结节内滤泡上皮增生，有乳头形成，滤泡内胶质液少而稀薄（这与单纯性结节性甲状腺肿之区别）。结节亦可呈腺瘤样改变，结节内可有出血、钙化等。结节周围的甲状腺组织呈萎缩并有受挤压现象。
免疫组织化学染色，结节处的滤泡上皮呈T3、T4强阳性，而周围的上皮细胞为阴性或弱阳性。
电子显微镜所见：与Graves病等机能亢进状态的滤泡上皮细胞形态类似。即细胞质内线粒体、内质网和高尔基氏体等细胞器增加。
