थायरॉइड कैंसर की निदान प्रक्रिया आमतौर पर थायरॉइड ग्रंथि में एक नोड्यूल (गांठ) का पता लगने पर शुरू होती है। प्राथमिक और सबसे महत्वपूर्ण जांच विधि थायरॉइड अल्ट्रासोनोग्राफी है। यदि अल्ट्रासोनोग्राफी के दौरान कैंसर के लिए संदिग्ध विशेषताओं वाला थायरॉइड नोड्यूल पहचाना जाता है, तो फाइन नीडल एस्पिरेशन बायोप्सी (FNAB) की जाती है। FNAB, जिसे थायरॉइड कैंसर के प्रारंभिक निदान के लिए विश्व स्तर पर स्वर्ण मानक माना जाता है, का मूल्यांकन एक साइटोलॉजिस्ट द्वारा किया जाता है। यदि बायोप्सी के परिणाम घातक होने का सुझाव देते हैं, तो निश्चित निदान आमतौर पर शल्य चिकित्सा द्वारा हटाए गए थायरॉइड ऊतक की पैथोलॉजिस्ट द्वारा विस्तृत जांच के माध्यम से स्थापित किया जाता है।

इसके अतिरिक्त, निदान प्रक्रिया में निम्नलिखित विधियों का उपयोग किया जा सकता है:
* रक्त परीक्षण: थायरॉइड हार्मोन के स्तर और विशिष्ट कैंसर मार्करों (जैसे कैल्सिटोनिन) का मूल्यांकन किया जा सकता है।
* इमेजिंग विधियाँ (CT, MRI): कैंसर के प्रसार या दूर के मेटास्टेसिस का आकलन करने के लिए कंप्यूटेड टोमोग्राफी (CT) और मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) का उपयोग किया जा सकता है।