अतिगलग्रंथिता के कई कारण होते हैं। अधिकांशतः, सम्पूर्ण ग्रंथि थाइरॉइड हार्मोन का अति-उत्पादन करने लगती है। इसे ग्रेव्स रोग कहा जाता है। आम तौर पर कम मामलों में, अतिरिक्त हार्मोन स्राव के लिए एक अकेली ग्रंथिका जिम्मेदार होती है, जिसे "गर्म" ग्रंथिका कहा जाता है। थाइरॉडिटिस (थाइरॉइड की सूजन) भी अतिगलग्रंथिता पैदा कर सकती है। अनेक नैदानिक स्थितियों में कार्यशील थाइरॉइड ऊतक द्वारा अतिरिक्त थाइरॉइड हार्मोन का उत्पादन किया जाने लगता है। 

मनुष्यों में इसके प्रमुख कारण निम्नलिखित हैं:
अनेक अन्य कारणों से थाइरॉइड हार्मोन का उच्च रक्त स्तर (बहुत सटीक शब्द अतिथाइरॉक्सिनरक्तता) हो सकता है:

बिल्लियां
कुत्ते
उपचार
कारण