甲状腺乳头状癌可被划分为几种组织学分类。
1、经典型甲状腺乳头状癌：病理诊断经典型的甲状腺乳头状癌，需要见到核内涵体和核沟等细胞核结构特征。其细胞核比平常更大且存在重叠。通过这些细胞核特征，可以针对细胞学活检诊断甲状腺乳头状癌。经典型甲状腺乳头状癌通常具有一定的侵袭性，且癌灶边界不清。经典型甲状腺大多预后良好。
2、滤泡型甲状腺乳头状癌：滤泡样的细胞结构特点，使肿瘤细胞核变化多样。这种分型的学术意义大于其临床意义，滤泡型甲状腺乳头状癌的生物学行为与经典甲状腺乳头状癌相似。
3、高细胞型甲状腺乳头状癌：该亚型的特征是肿瘤细胞呈细长形，高是宽的2倍，并排列成乳头样结构。高细胞占肿瘤细胞至少50%以上，该亚型与一种具有很强侵袭性的表型相关。常见于体积较大的肿瘤，存在淋巴结转移和远端转移的病例中，其致死率显着高于经典型甲状腺乳头状癌。
4、柱状细胞型甲状腺乳头状癌：该亚型十分罕见，仅占全部甲状腺乳头状癌的0.15%~0.2%。其细胞形态也表现高是宽的2倍，但可以通过其细长的细胞核、明显的细胞核分层结构、其他组织学分型，这三者加以区分。带有包膜的柱状细胞型甲状腺乳头状癌具有非常好的预后，广泛浸润型具有极强的侵袭性。
5、弥漫硬化型甲状腺乳头状癌：弥漫硬化型约占全部甲状腺乳头状癌的5%，在接受放射线照射的儿童中发病率更高。这种肿瘤呈现浸润性生长，通常双侧叶发病，淋巴结转移率高达70%。其总体转移率高于经典型甲状腺乳头状癌。
6、固体型或小梁型：该型肿瘤常见于放射线暴露的儿童，也见于部分成年人。其细胞核特征与经典甲状腺乳头状癌相似，细胞结构主要是固体型。该类肿瘤多存在腺体外浸润，颈部淋巴结转移较常见。
7、岛型：该分型的细胞特征表现为高细胞结构与细胞胶质减少，可见明显的孤立巢状(岛状)细胞群。其中部分肿瘤呈乳头状分化。肿瘤平均直径达到5cm以上，半数以上患者伴颈部淋巴结转移，远端转移率高达70%以上。恶性程度介于经典型甲状腺乳头状癌与未分化癌之间。30年死亡率为25%。