单纯性甲状腺肿由于血循环中甲状腺激素不足，致使垂体分泌促甲状腺激素增加而导致甲状腺肿大。早期甲状腺呈弥漫性轻度或中度增生性肿大，血管增多，腺细胞肥大。当病程较长时，甲状腺因不规则增生而形成结节。随着病情发展，由于腺泡内大量胶质积聚而形成巨大腺泡。腺泡间结缔组织和血管减少。后期，局部部分腺体可发生缺血坏死、出血、囊性变、纤维化或钙化，此时甲状腺显著增大，且有大小不等，质地不一的结节。