甲状腺肿瘤（常被称为甲状腺瘤）的病因未明，但已确定某些危险因素与甲状腺肿瘤的发生密切相关，主要包括遗传因素和后天因素。
后天因素包括碘摄入不足或过多、放射线、血清促甲状腺激素（TSH）水平等。其中，甲状腺腺瘤和甲状腺癌的致病机制不完全相同。
有甲状腺腺瘤家族史的人群，发病风险明显高于没有家族史的人群。
如果甲状腺接受过X线照射，可能导致甲状腺细胞破坏，不能产生甲状腺激素。甲状腺激素减少就会导致脑垂体分泌促甲状腺激素（TSH），促甲状腺激素（TSH）能刺激甲状腺细胞增殖，形成甲状腺腺瘤。
机体的其他疾病导致促甲状腺激素（TSH）水平过高时，会刺激甲状腺细胞增生，形成甲状腺腺瘤。
有分化型甲状腺癌家族史的人群，患癌可能性较大；由于部分甲状腺髓样癌为染色体显性遗传病，所以髓样癌有更明显的家族史。
碘缺乏会导致甲状腺素合成减少，使体内促甲状腺激素（TSH）增多，刺激甲状腺细胞增生，当甲状腺细胞异常增生时则形成甲状腺癌。
而高碘饮食又会导致甲状腺细胞摄取过多的碘，合成甲状腺激素，作用于甲状腺自身，引起甲状腺异常增生，形成甲状腺癌。
青少年时期接受过量的X线照射甲状腺可能造成甲状腺细胞核变性，引起癌变；还可能造成甲状腺素合成减少，促甲状腺激素（TSH）大量分泌，引发甲状腺细胞癌变。
机体的其他疾病导致促甲状腺激素（TSH）水平过高，会刺激甲状腺细胞增生，当甲状腺细胞异常增生不受机体控制时，就会形成甲状腺癌。
部分影响甲状腺激素水平的药物、垂体部位的手术、颈部手术、外伤等，可造成甲状腺激素水平和促甲状腺激素（TSH）异常，从而诱发甲状腺肿瘤。
