甲状腺がんの原因は不明ですが、甲状腺は放射線に対する感受性が非常に高く、これによって悪性の変化が起こっている可能性があります。甲状腺がんは頭部、頸部、胸部に放射線療法を受けた人で多くみられ、なかでも小児期に良性の（がんではない）病気に対して放射線療法を受けた人で最もよくみられます（現在では良性の病気に対する放射線療法は行われていません）。
（甲状腺の概要も参照のこと。）
甲状腺結節
がんは甲状腺全体を腫大させるというよりも、むしろ甲状腺内に小さなこぶ（結節）を形成します。しかし、甲状腺結節の多くはがん（悪性）ではありません。結節が以下の条件に該当する場合は、がんである可能性が高くなります。
液体で満たされている状態（嚢胞性［のうほうせい］）ではなく内部も細胞で詰まっている
甲状腺ホルモンをつくっていない
触ると硬い
成長が速い
男性にみられる
首のリンパ節の腫れを伴う
頸部にできる痛みのないこぶは、甲状腺がんの最初の徴候であるのが通常です。がんが大きくなると、首の近くにある組織を圧迫し、声がれ、せき、呼吸困難を引き起こすことがあります。
甲状腺に結節が発見されると数種類の検査が行われます。最初に行われる検査は一般に甲状腺機能検査で、血液中の甲状腺刺激ホルモン（TSH）、甲状腺ホルモンのT4（サイロキシン、別名テトラヨードサイロニン）とT3（トリヨードサイロニン）の量が測定されます。ときに、甲状腺に対する抗体の有無を検出する検査が行われます。
血液検査で甲状腺の活動が過剰になっていること（甲状腺機能亢進症）が明らかになった場合は、甲状腺の画像検査を行い、結節で甲状腺ホルモンがつくられているかどうかを調べます。ホルモンをつくっている結節（「ホット」結節）は、ほとんどの場合、がんではありません。検査によって甲状腺機能亢進症や橋本甲状腺炎であることが示されない場合、または結節が「ホット」ではない場合、穿刺生検が行われます。
結節の大きさ、内部が細胞で詰まっているのか液体で満たされているのか、別の結節があるか、がんの高リスクの特徴がみられるかどうかを調べるために超音波検査も行われます。
穿刺生検では、細い針を刺して採取した結節のサンプルを顕微鏡で調べます。この方法はあまり痛みがなく、診察室で行われます。場合により、局所麻酔を使用し、超音波の画像で位置を確認しながら針を挿入します。
甲状腺がんの種類
甲状腺がんには一般に以下の4種類があります。
乳頭（にゅうとう）がん
濾胞（ろほう）がん
髄様（ずいよう）がん
未分化がん
甲状腺乳頭がん
甲状腺乳頭がんは最も多く、全甲状腺がんの80～90％を占めます。女性の乳頭がんは男性の約3倍多くみられます。乳頭がんは30～60歳に最も多くみられますが、高齢者では急速に増殖し広がります。乳児期や小児期に良性の病気などに対して頸部の放射線療法を受けた人、成人して別のがんのために頸部に放射線療法を受けた人は、乳頭がんの発生リスクが高くなります。
乳頭がんは甲状腺内で増殖しますが、ときには近くのリンパ節に広がります（転移）。治療しなければ、乳頭がんはさらに遠くに転移します。
乳頭がんはほとんどが治ります。大きな結節（特に約4センチメートルを超える結節）の場合、通常は甲状腺の大部分あるいは全部が除去されます。残りの甲状腺組織やがんを破壊するために放射性ヨードが投与されます。また残りの甲状腺組織の増殖を抑えるために、大量の甲状腺ホルモンが投与されます。
結節が約4センチメートルより小さければ、直近の甲状腺組織を含めて切除します（葉切除術と峡部切除術）。ただし、この大きさでも甲状腺をすべて取り除く方法（甲状腺摘出術）を勧める専門医は多くいます。近くの組織に広がる可能性が低い非常に小さな甲状腺乳頭がんの患者には、医師は積極的サーベイランスが提案されます。積極的サーベイランスでは、6カ月毎に甲状腺の超音波検査を行い、がんが広がっていないか確認します。
甲状腺濾胞がん
甲状腺濾胞がんは甲状腺がん全体の約10％を占め、高齢者に多くみられます。濾胞がんも男性より女性に多く発生します。
濾胞がんは乳頭がんより侵襲的（悪性度が高い）で、がん細胞が血流に乗って全身の各所に広がる（転移する）傾向があります。
濾胞がんの治療は外科的に甲状腺を可能な限り除去し、転移があればそれも含めて残存する甲状腺組織を放射性ヨードで破壊します。濾胞がんは治りますが、乳頭がんよりも治癒率は低くなります。
甲状腺髄様がん
甲状腺がんの約4％が甲状腺髄様がんで、甲状腺に発生しますが、甲状腺ホルモンをつくる細胞とは異なる種類の細胞から発生します。このがんの起源はC細胞と呼ばれ、甲状腺のいたるところに分布し、血液中のカルシウムの量を調節するカルシトニンというホルモンを分泌します。甲状腺髄様がんはカルシトニンを過剰に生産します。さらに他のホルモンも生産するため、特殊な症状を引き起こします。
このがんはリンパ管を介してリンパ節に広がり、血液を介して肝臓、肺、骨に広がる（転移する）傾向があります。甲状腺髄様がんは多発性内分泌腫瘍症と呼ばれる他のタイプの内分泌腺のがんを併発することがあります。
治療では、甲状腺を外科的に除去します。リンパ節への転移の有無を判断するために、追加の手術が必要になることもあります。このタイプのがんに放射性ヨードは有用ではありません。甲状腺髄様がんが多発性内分泌腫瘍症によるものである場合、3分の2以上が治ります。
甲状腺髄様がんはしばしば家族性であるため、がんを引き起こす遺伝子変異を特定するために遺伝子検査が行われます。変異が特定された場合、医師は患者の家族に対してさらなる検査を勧めることがあり、がんが発生する前に甲状腺を切除することさえあります。
甲状腺未分化がん
甲状腺未分化がんは甲状腺がん全体の約2％を占め、高齢の女性に多くみられます。多くの場合、特定の遺伝子変異が原因です。このがんは非常に増殖が速く、首に痛みを伴う大きなこぶができます。また、全身に転移する傾向があります。
未分化がんの人の約80％は、治療しても1年以内に死亡します。未分化がんの治療法としては、甲状腺（ときに甲状腺周囲の組織も）を切除する手術、放射線療法、化学療法、これらの併用などがあります。中には（例えば、周囲に広がっていない小さな腫瘍の人など）、手術の前後に化学療法と放射線療法を行うことでいくらかの治癒が得られる人もいます。このタイプのがんに放射性ヨードは有用ではありません。
