甲状腺位于颈部前方，就像一只蝴蝶或者盾牌。甲状腺的两侧叶位于喉部下方、气管上方的外侧，上极平行于甲状软骨的中点，下极延伸至第六气管软骨。有时甲状腺的侧腺下极可以延伸至胸骨柄后方，被称为胸骨后甲状腺肿。
甲状腺的峡部位于第二到第四气管软骨的前方，甲状腺的前方由浅入深，依次为皮肤、筋膜、肌肉和气管前的筋膜。峡部的前方正中部位，没有肌肉覆盖。甲状腺侧叶的后方与喉部、气管、咽食管和喉返神经相邻，与颈动脉、颈总动脉、颈内静脉、迷走神经和颈交感神经紧密相连。
甲状腺在胚胎发育期间形成，并固定在特定位置。如果在甲状腺发育过程中出现问题，甲状腺可能出现异位，最常见的异位部位是舌部，被称为舌部甲状腺。当甲状腺在胚胎发育时，位置位于胸骨后方时，被称为胸骨后甲状腺。
甲状腺肿大时，可能向后压迫气管而引起呼吸困难。严重时，可能压迫食道，导致吞咽困难。肿大的甲状腺，还可能压迫喉返神经，导致声音嘶哑。
