Le traitement primaire du cancer de la thyroïde est généralement l'intervention chirurgicale. Lors de cette opération, la totalité de la glande thyroïde ou la partie affectée est retirée. Si la maladie s'est propagée aux ganglions lymphatiques, ces derniers peuvent également devoir être enlevés chirurgicalement. En période post-opératoire, un traitement supplémentaire appelé thérapie à l'iode radioactif (thérapie atomique) peut être appliqué pour certains types de cancer de la thyroïde. La nécessité de ce traitement est déterminée par le médecin traitant, en tenant compte des résultats pathologiques et du risque de récidive de la maladie. Avant la thérapie à l'iode radioactif, il peut généralement être nécessaire d'arrêter les médicaments thyroïdiens et de suivre un régime alimentaire spécial. Pendant le traitement, en raison du risque d'émission de radiations, le patient doit être isolé, et par la suite, des précautions contre les radiations doivent être prises pendant une certaine période pour protéger l'entourage. Après une chirurgie thyroïdienne, une thérapie hormonale thyroïdienne orale à vie est administrée pour répondre aux besoins du corps en hormones thyroïdiennes et prévenir la récidive de la maladie. Des traitements supplémentaires tels que la chimiothérapie et la radiothérapie ne sont généralement nécessaires que dans les stades avancés ou les cas rares, comme le cancer anaplasique de la thyroïde.