理學檢查：頸部的觸診，包括甲狀腺及附近的淋巴結。

X光檢查：胸部X光有時可發現腫瘤，需進一步檢查以幫助確診。

甲狀腺超音波：可初步分辦腫塊的型態，如是囊腫，罹癌機率會比較  低。

細針抽吸細胞學檢查：藉由細針穿刺腫瘤，抽取腫瘤細胞來得到初步診斷；但有時腫瘤細胞並不是充滿著整個腫瘤，還有其它體液或壞死細胞，因此細針抽吸結果陰性，並不代表絕對不是甲狀腺癌，需後續規律追蹤，才能早期發現。

活體切片：相較細針抽吸而言，比較具侵襲性的檢查，但能夠得到更多的資訊來判斷惡性或良性腫瘤。

核子醫學檢查：甲狀腺細胞具有很高的碘攝取能力，而癌細胞攝取碘的能力較正常細胞差，掃描後若發現有冷結節區，則需將甲狀腺癌列入鑑別診斷中。

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