Tiroid biyopsileri üç ana yöntem kullanılarak yapılabilir:

1. İnce İğne Aspirasyon (İİA) Biyopsisi:
Bu, tiroid nodülü değerlendirmesi için en yaygın ve tercih edilen yöntemdir. İşlem, hastanın boynunun antiseptik solüsyonla temizlenmesini ve ardından isteğe bağlı olarak lokal veya topikal anestezi uygulanmasını içerir. Ultrason rehberliğinde, bir hekim, kan alımında kullanılanlardan daha ince bir iğneyi tiroid nodülüne sokarak hücreleri aspire eder. Yeterli örnek toplandığından emin olmak ve kanserli hücreleri tespit etme olasılığını artırmak için iğne nodüle birden fazla kez (genellikle 2 ila 6 geçiş) sokulabilir. Örnek toplandıktan sonra boyuna basınç uygulanır. Bir İİA biyopsisi genellikle yaklaşık 30 dakika sürer.

2. Kalın İğne Biyopsisi (KİB):
Kalın iğne biyopsisi, ince iğne aspirasyon biyopsisinin kesin bir tanı koyamadığı durumlarda genellikle yapılır. Bu işlemde uzman bir hekim, İİA'da kullanılanlardan farklı, daha büyük ve özel uçlu bir iğne kullanarak nodülden pirinç tanesi büyüklüğünde küçük bir doku örneği alır. Bu doku örneği daha sonra detaylı analiz için patoloji laboratuvarına gönderilir.

3. Cerrahi (Açık) Biyopsi:
Bu yöntem, bir cerrah tarafından ameliyathanede genel anestezi altında gerçekleştirilen cerrahi bir işlemdir. Tiroid bezinin üzerindeki cilt antiseptik bir solüsyonla hazırlanır. Cerrah, tiroid bezini görselleştirmek ve bir doku örneği veya tüm bir nodülü çıkarmak için hastanın derisine bir kesi yapar. İşlem sırasında, kanser hücreleri tespit edilirse, cerrah tiroid bezinin bir kısmını veya tamamını çıkarmaya devam edebilir. Kesi daha sonra dikişlerle kapatılır ve bir bandajla örtülür. Bazı hastaların bu işlemden sonra bir gece hastanede kalması gerekebilir. Cerrahi biyopsi genellikle, diğer tanı testlerinin semptomların nedenini belirleyemediği durumlar için saklı tutulur. İğne biyopsilerine kıyasla invaziv doğası ve daha uzun iyileşme süresi nedeniyle daha az sıklıkta kullanılır.