甲状腺癌的诊断可分为两大部分
㈠ 临床检查：通过体检、自己检查、或他人发现颈前区肿物/甲状腺区肿物；颈部有肿大淋巴结，且是甲状腺癌常见转移部位；远处转移考虑来源甲状腺。一般通过头颈专业医生临床检查，可发现70％左叶的甲状腺癌患者，是发现早期甲状腺癌的重要途径。
㈡辅助检查：
①B超检查：是一种特异性高、无创伤、无痛苦、可重复多次的检查方法，高频B超可发现3毫米以上的肿物，如发现肿物界不清、包膜不完整、肿物内部不均质、有丰富血流、细沙砾钙化、有乳头结构等均提示甲状腺癌。
②CT和MRI：主要用于了解甲状腺肿物与周围组织器官的关系，是否侵犯气管、食管和颈部大血管，了解颈部有无转移淋巴结等。
③核素扫描：用于了解甲状腺肿物的吸碘功能，甲状腺癌一般为冷结节或凉结节，但良性肿物出现钙化、囊性变、出血、变性癌变均表现为冷结节，与癌无法鉴别，近年在肿瘤专科医院已不推荐作为常规检查。
④穿刺细胞或组织学检查：此法可术前了解甲状腺肿物的性质，但穿刺仅是甲状腺肿物很局限的部分，并非100％准确，而且要重视穿刺给以后手术带来的影响（穿刺诊经过的正常组织要在手术中切除，增加创伤，且有针道转移可能），充分考虑穿刺给患者带来的利与弊，如穿刺对以后进行的手术在范围上无指导价值，不主张穿刺，可考虑术中行冰冻检查。