De diagnose wordt gesteld op grond van de klinische verschijnselen, meetbare veranderingen in het bloed en in sommige gevallen een CT- of MRI - scan van de oogkas. Bij patiënten met de oogverschijnselen van Graves is op de scan te zien, dat een of meer oogspieren verdikt zijn of dat het oogkasvet is toegenomen. Ook kan de dikte van de oogspieren gemeten worden met ultra geluid (echografie). Bij klachten van dubbelzien zal evaluatie van de oogbewegingen plaats vinden.