癌症確診需依靠病理診斷，即由瘤體組織中取細胞學或組織學標本進行病理學檢查，顯微鏡下見到癌細胞即可確診。
日常檢查中，不會直接進行此項檢查，先進行高分辨率多普勒超聲檢查，目前超聲檢查對甲狀腺癌篩查已經達到較高的診斷率。當超聲提示甲狀腺結節Ⅳ類或以上，提示惡性風險較高。可以結合超聲引導下細針穿刺，通過細胞學病理檢查進行確診。