El proceso de diagnóstico del cáncer de tiroides generalmente comienza cuando se detecta un nódulo en la glándula tiroides. El método de examen principal y más crucial es la ecografía tiroidea. Si se identifica un nódulo tiroideo con características sospechosas de cáncer durante la ecografía, se realiza una biopsia por aspiración con aguja fina (BAAF). La BAAF, considerada el estándar de oro a nivel mundial para el diagnóstico preliminar del cáncer de tiroides, es evaluada por un citólogo. Si los resultados de la biopsia sugieren malignidad, el diagnóstico definitivo se establece típicamente mediante un examen detallado del tejido tiroideo extirpado quirúrgicamente por un patólogo.

Además, se pueden utilizar los siguientes métodos en el proceso de diagnóstico:
* Análisis de sangre: Se pueden evaluar los niveles de hormonas tiroideas y marcadores de cáncer específicos (por ejemplo, calcitonina).
* Métodos de imagen (TC, RM): La tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM) pueden utilizarse para evaluar la propagación del cáncer o las metástasis a distancia.