Her tiroid kanserinde ameliyat ile tiroid bezesinin tümünün eksiksiz olarak çıkartılması gerekmektedir.
Kanserin çeşidine göre değişmek üzere ameliyat sonrasında yapılacak tedaviler ile kanser tedavisi tamamlanır. Ancak hasta ömür boyunca takip edilir.
Kanserde ameliyat Tiroid nodülü ameliyatlarından önce İİAB yapılması ve bunun sonucunda kanser olduğunun belirlenmesi hastaya en uygun koşullarda ameliyat yapılması imkanı verir. Ayrıca, kanser şüphesi yüksek hastalarda ameliyat sırasında hızlı mikroskopik inceleme yapılması uygun olur. Bundan sonra ameliyatın genişletilip tiroid bezesinin tümünün çıkarılması en uygun cerrahi stratejidir. Ameliyatlarında, tiroidin çevresindeki lenf düğümleri de alınmalı ve mikroskopik olarak kanserin bu düğümlere sıçrayıp sıçramadığı ortaya konmalıdır. Ameliyat sonrasında kanser olduğu anlaşılan ve tiroid bezesinin bir kısmı çıkarılmadan bırakılmış hastalarda; kanserin boyutuna bakılmaksızın ikinci bir ameliyatla tiroid bezesinin geriye kalan bölümü de tümüyle çıkarılmalıdır. Aksi halde daha sonra yapılacak tedavi de eksik kalır.
Ameliyat sonrası Papiller kanser ve folliküler kanserde ameliyat sonrasında tedavi: Hastada tiroid bezesi tümüyle çıkarıldıktan sonra özel olarak kurşun ile zırhlanmış bir hastane odasında hastalara yüksek doz radyoaktif iyot-131 uygulanır. Böylece ameliyat öncesinde, ameliyat sırasında ve ameliyat sonrasında tiroid bölgesinde kalan ve vücudun başka yerlerine dağılmış olan "kanser hücrelerinin" ortadan kaldırılması amaçlanır. Eğer tiroid kanseri başka bir yere gitmiş ve orada "yayılma" yapmışsa bu durumda daha da yüksek doz radyoaktif iyot-131 uygulamaktan ibarettir. Hastaların ameliyat sonrasında yüksek doz radyoaktif iyot-131 tedavisini takiben tüm vücudu taramak daha kesin sonuçlar vermektedir. Dozu 150 mci'nin altında olmamalıdır. İlk dozun olabildiğince yüksek olması hastanın lehinedir. İlk doz 'altın doz'dur. Düşük doz radyoaktif iyotun kanserleri kontrol altına almakta başarısız olduğu hatta yayılmasını hızlandırdığına dair yayınlar vardır. Ancak maalesef ülkemizde hala uygulanan doz genellikle 200 mci hatta 150 mci'nin dahi altında. Gereken vakalarda aradan 6 ay geçtikten sonra tekrar yüksek doz iyot-131 verilebilir. Verilecek toplam dozun sınırı genellikle toplam 2000 mci civarındadır. Ancak, vücudunun her yerine kanser yayılmış ve hayatı tehlikeye girmiş bir hastada bu sınır da aşılabilir.