Seperti yang dinyatakan dalam pedoman American Thyroid Association (ATA) tahun 1996, pembedahan dan terapi yodium radioaktif dapat mengobati sebagian besar pasien dengan kanker tiroid yang terdiferensiasi, tetapi ada sejumlah kecil pasien yang tumornya tumbuh dengan cepat, bermetastasis secara ekstensif, dan bahkan mengancam nyawa, dan bagi mereka yang diindikasikan untuk menjalani pengobatan eksperimental. Pemahaman saat ini tentang patogenesis molekuler dan sitologi kanker tiroid telah menyebabkan evaluasi klinis dari berbagai terapi yang ditargetkan, termasuk penghambatan onkogen, regulasi pertumbuhan atau apoptosis, penghambatan angiogenesis, imunomodulasi dan terapi gen.