甲状腺癌通常表现为甲状腺结节，目前30%-40%的甲状腺癌是通过触诊而发现。其他常见的诊断途径还有与甲状腺无关的影像学检查(如颈动脉超声检查，颈部、脊柱和胸部的影像学检查)，对没有触及甲状腺结节的甲亢或甲减患者进行甲状腺超声检查。触诊到甲状腺结节或其他影像检查无意中发现的甲状腺结节，推荐超声作为甲状腺癌的初始检查方法。
甲状腺癌的过度诊断是一个真实存在的问题，具有较大的危害，如不必要的手术(可能有并发症)、治疗费用、癌症带来的心理影响、生活质量的下降等。临床医生应该尽量避免过度诊断，但平衡起来确实很难。
为避免过度诊断，指南都不推荐对无症状者进行甲状腺癌的筛查，包括未触及甲状腺结节的甲亢和甲减患者，细针穿刺活检(FNA)是诊断甲状腺癌可靠、常用和公认的方法。但对于快速进展的颈部肿块，空芯针穿刺活检可能是首选。对于多结节甲状腺肿的患者，对所有结节进行FNA可能并不可行，应根据每个结节的恶性风险来决定对哪些结节进行活检。
