本病已肯定系一自身免疫疾病，但其发病机理尚未完全阐明.其特征之一：是在血清中存在具有能与甲状腺组织起反应或刺激作用的自身抗体,，这一抗体能刺激啮齿类动物的甲状腺提高其功能并引起组织的增生.。但它的作用慢而持久因而最初取名为长效甲状腺刺激吻（LATS）。以后由于采用不同测定方法可有别的名称如：人甲状腺刺激激素（HTS），LATS保护物（LATSP），TSH置换活性物（TDA），甲状腺刺激免疫球蛋白（TSI），或甲状腺刺激抗体（TSAb），可统称为TSH受体。抗体（TSAb）为本病淋巴细胞分泌的IgG其对应的抗原为TSH受体或邻近甲状腺细胞浆膜面的部分。当TSI与甲状腺细胞结合时TSH受体被激活，以致甲状腺的功能受到刺激引起甲亢和甲状腺肿其作用与TSH作用酷似现认为自身抗体的产生主要与基础缺陷相关的抑制性T淋巴细胞（Ts）功能降低。有关Ts功能缺陷导致辅助T细胞不适当致敏并在白介素1和白介素2作用的参与下使B细胞产生抗自身甲状腺抗体，此外本病中针对甲状腺组织的白细胞移动抑制试验呈阳性反应甲状腺和球后组织均有明显的淋巴细胞浸润说明还有细胞介导免疫参与。
单独免疫监护缺陷尚不能解释某些特特异免疫病变，还需联系到基因型瀑布（idiotypecascade）机理免疫球蛋白分子中重链和轻链的可变区，具有抗原决定簇根据该区中氨基酸的序列决定抗体的特异性不同特异性的可变具有不同的抗原决定簇或基因型决定簇：例如家兔以单克隆人骨髓瘤蛋白免疫所得的抗血清可和骨髓瘤免疫球蛋白的可变区中结构发生特异结合，这些结构称为基因型将基因型抗独特型（idiotype/antiidiotype）原理，扩大应用可解释Graves病和重症肌无力等疾病时受体抗体的形成如在重症肌无力配体（乙酰胆碱）能和细胞表面受体及其相应抗体（抗-乙酰胆碱即基因型）相结合。因而受体和抗体具有相同的可与配体结合的结构同理Farid等以抗人TSH抗体免疫家兔可获得抗-基因型抗体后者在甲状腺培养细胞中既能和TSH受体结合也能刺激cAMP的合成故其行为犹如：Graves病中的LATS或TSAb。
Graves病中的自身抗TSH受体抗体（TRAb）是一组多克隆的抗体作用在TSH受体的不同结合点TRAb可分为兴奋型和封闭型兴奋型中有一类与THS受体结合后促进甲状腺素合成和释放入血甲状腺细胞也受刺激增生称为TSAb为Graves病中主要的自身抗体另一类与TSH受体结合后仅促进甲状腺细胞肿大但不引起激素的合成和释放称为甲状腺细胞肿大但不引起激素的合成和释放称为甲状腺生长免疫球蛋白（TGI）封闭型自身抗体与TSH受全结合后阻断和抑制甲状腺功能称甲状腺功能抑制抗体（TFIAb）和甲状腺生长封闭抗体（TGRAb）少数Graves病患者虽有明显的高代谢症但甲状腺肿大甚轻微可能由于体内兴奋性抗体中TRAb占优势所致自身免疫监护缺陷受遗传基因控制本病发生有明显的家属聚集现象在同卵双于儿患甲亢的一致性有50%本病发生与某些组织相容性复体（MHC）有关如DR4抗原或HLA-B8B46等精神因素如精神创伤盛怒为为重要的诱发因素可导致Ts细胞群的失代偿也可促进细胞毒性的产生
近年来对感染因子与自身免疫性甲状腺病作了许多研究提出细菌或病毒可通过三种可能机制启动自身免疫甲状腺疾病发病：①分子模拟（molecularmimicry）感染因子和TSH受体间在抗原决定部位方面有酷似的分子结构引起抗体对自身TSH受体的交叉反应例如在耶尔辛氏肠炎菌（Yersiniaenterocolitica）中具有TSH受体样物质在一本病患者中72%含有耶尔辛抗体；②感染因子直接作用于甲状腺和T淋巴细胞通过细胞因子诱导二类MHCHLA-DR在甲状腺细胞表达向T淋巴细胞提供自身原作为免疫反应对象；③感染因子产生超抗原分子诱导T淋巴细胞对自身组织起反应。
