Tiroid kanserinin teşhisinde, guatr teşhisinde kullanılan yöntemler kullanılır. Zaten çoğunlukla her hasta önce guatr olarak ele alınır ve tetkikler sırasında kanser olduğu ortaya çıkar. O nedenle, muayene, kan hormon ve oto antikor ölçümleri, ultrasonografi ve sintigrafi yapılır. Nodülün sıcak, soğuk, ılık olduğuna bakmaksızın nodülü olan her hastaya ultrasonografi eşliğinde ince iğne aspirasyon biyopsisi yapılmalı. Kan hormon ölçümleri genellikle normal iken bazen zehirli guatrı taklid eder tarzda yüksek olarak bulunabilir. Ultrasonografide nodül görülebilir. Kanser şüphesi açısından sintigrafi en dikkat çekici bulguyu veren tetkiktir. İnce iğne aspirasyon biyopsisi (İİAB), kanser tanısı için çok önemlidir. Her nodüle İİAB uygulanmalıdır. Genel prensip olarak nodülün içinden 5-6 kez aspirasyon yapılmalıdır. Bir nodülden sadece bir defa aspirasyon yapmak İİ- AB'nin teşhis kesinliğini çok düşürür. Ayrıca İİAB tecrübeli hekimlerce yapılmalıdır.