Pengobatan utama untuk kanker tiroid adalah pembedahan, tetapi pengobatan nuklir dan terapi endokrin juga dapat meningkatkan hasil pembedahan kanker tiroid. Ada dua jenis pembedahan: pembedahan terbuka dan pembedahan invasif minimal. Pembedahan terbuka melibatkan pembuatan sayatan 4-5cm di dada bagian atas dan membuka bagian tengah otot oblik servikal. Setelah saraf supraglotis terpapar dan saraf paratiroid serta kelenjar paratiroid terlindungi, dokter bedah mulai memisahkan pinggiran kelenjar tiroid dengan hati-hati. Kelenjar tiroid pertama-tama diangkat, dan jika kelenjar tiroid dilaporkan ganas di atas es, kelenjar getah bening yang mengelilingi kelenjar tiroid akan diangkat. Jika kelenjar getah bening lebih metastasis, kelenjar getah bening serviks lateral juga dibersihkan. Tentu saja, dalam proses pencarian saraf, saraf supraglotis kadang-kadang sulit ditemukan dan dapat dihindari. Jenis lain dari operasi tiroid invasif minimal atau kosmetik disebut lumpektomi, yang dilakukan melalui pendekatan yang berbeda: pendekatan aksila, pendekatan payudara toraks dan pendekatan transoral. Lumpektomi membuat sayatan dari sisi distal dan langkah-langkah lainnya serupa.