Le processus de diagnostic du cancer de la thyroïde commence généralement par la détection d'un nodule dans la glande thyroïde. La méthode d'examen principale et la plus cruciale est l'échographie thyroïdienne. Si un nodule thyroïdien suspect de cancer est identifié lors de l'échographie, une biopsie par aspiration à l'aiguille fine (BAAF) est réalisée. La BAAF, considérée comme la norme d'or mondiale pour le diagnostic préliminaire du cancer de la thyroïde, est évaluée par un cytologiste. Si les résultats de la biopsie suggèrent une malignité, le diagnostic définitif est généralement établi par un examen détaillé du tissu thyroïdien prélevé chirurgicalement par un pathologiste.

De plus, les méthodes suivantes peuvent être utilisées dans le processus de diagnostic :
* Tests sanguins : Les niveaux d'hormones thyroïdiennes et de marqueurs cancéreux spécifiques (par exemple, la calcitonine) peuvent être évalués.
* Méthodes d'imagerie (TDM, IRM) : La tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) peuvent être utilisées pour évaluer la propagation du cancer ou les métastases à distance.