Diagnosis definitif kanker tiroid bergantung pada bukti patologis (terutama tes patologis pasca-operasi), dan diagnosis pra-operasi terutama didasarkan pada aspirasi jarum halus yang dipandu ultrasonografi atau aspirasi jarum kasar. Namun, masih ada kemungkinan tertentu bahwa aspirasi jarum halus tiroid tidak akan konsisten dengan patologi pasca operasi dan bukan merupakan standar emas untuk diagnosis.