Mayoritas kanker tiroid yang tidak berdiferensiasi didiagnosis melalui pembedahan, yaitu, setelah pembedahan pada pasien yang dapat menjalani pembedahan, pemeriksaan rutin dilakukan untuk memberi tahu kita bahwa pasien tersebut adalah kanker tiroid yang tidak berdiferensiasi. Tentu saja, ada juga sejumlah kecil pasien yang dapat didiagnosis dengan tusukan sebelum operasi. Setelah diagnosis ditegakkan, pasien-pasien ini akan menjalani pemeriksaan seluruh tubuh karena kanker tiroid yang tidak berdiferensiasi rentan terhadap metastasis jauh, selain pertumbuhan infiltratif lokal, metastasis paru-paru dan metastasis tulang sangat umum terjadi.