Introducción: diariamente estamos expuestos a diversos elementos químicos a través del agua, alimentos y uso de productos de aseo y belleza personal que pueden ocasionar alteraciones en los diversos sistemas del cuerpo humano, entre ellos el sistema endocrino. En tal sentido en el estudio se plateó como objetivo asociar la concentración de la hormona estimulante de tiroides (TSH), tiroxina libre (T3L) y triyodotironina libre (T4L) con los niveles de plomo (Pb) y mercurio (Hg) en pacientes con posible hipertiroidismo. Materiales y Métodos: El grupo estudio (GE) estuvo conformado por 20 pacientes sin distinción de sexo y 20 de un grupo control (GC) sin historia de patologías de base. Para el análisis de Pb y Hg se empleó absorción atómica, acoplado a generador de hidruros, siendo la muestra biológica sangre total (Pb) y orina parcial (Hg). Las hormonas fueron analizadas en suero por quimioluminiscencia. Resultados: la concentración de la THS, T3L y T4L en el GE fueron 0,46 ± 0,08 µUI/L; 8,34 ± 0,45 pg/mL y 1,25 ± 0,23 ng/mL. El análisis estadístico arrojó diferencia significativa para la TSH y T3L respecto al GC (p=0,046 y 0,021). Los niveles de Pb y Hg para el GE fueron de 11,54 ± 0,75 µg/dL y 8,43 ± 0.11 µg/g de creatinina, valores por encima de los límites permisibles para estos dos metales y estadísticamente significativos respecto al GE. Conclusión: este estudio permite establecer una posible vinculación del Pb y Hg con la alteración de la TSH y T3L, aunado a otros aspectos toxicológicos a los que pueden estar asociados los pacientes.