甲狀腺功能檢查多正常，但如果是由其他疾病如甲亢或橋本氏甲狀腺炎轉變而來，則有相應的甲狀腺功能異常。B超對分化型甲狀腺癌的診斷非常有幫助。分化型甲狀腺癌在B超中大多數為實質性腫塊，但部分也可為以實質成分為主的混合性腫塊。甲狀腺乳頭狀癌在B超中多呈低或極低回聲，實質內可出現微小鈣化，腫塊的形態可異常呈垂直位或豎立狀，腫塊周邊血供豐富。甲狀腺濾泡狀癌在B超中多為非常均質的高回聲腫塊，血供豐富。而腫塊的大小，邊界是否清楚，形態是否規則并不是判斷腫塊是否是惡性的重要指標。現在術前在B超定位下對懷疑惡性的腫塊行細針穿刺細胞學檢查(FNA)，可對甲狀腺癌進一步明確診斷。
一般分化型甲狀腺癌在同位素掃描中多呈冷結節。如果分化型甲狀腺癌懷疑有淋巴結轉移或和周圍器官如氣管和食管有侵犯，可以通過CT檢查來了解淋巴結轉移的范圍和對氣管、食管等器官侵犯的程度，以利手術方案的制定。
