临床上主要通过甲状腺超声检查和细针穿刺活检，对甲状腺肿瘤（常被称为甲状腺瘤）进行确诊。其他检查包括放射性核素扫描、CT、血液中激素水平测定等，作为支持诊断和确定疾病严重程度的依据。
用于判断有无甲状腺瘤以及初步确定甲状腺瘤良恶性的方法，在甲状腺瘤的诊断中具有重要意义。
在超声检查中，甲状腺良性瘤表现为形态规则、呈圆形，包膜完整，周边呈环状血流；甲状腺癌表现为形态不规则、肿瘤内部存在微小钙化、肿瘤内血流紊乱。
该检查简单、安全、经济，也常用于正常人群的筛查。
一般在甲状腺超声检查的基础上加做碘-131（131I）同位素扫描，将甲状腺瘤根据肿瘤摄取放射性碘剂的能力分为冷、热结节，热结节中99%为良性肿瘤。但该方法目前已较少应用于临床。
该检查借助超声引导，对穿刺部位进行局部麻醉，使用细针穿刺至肿瘤部位，获得肿瘤细胞，进行病理化验。该检查创伤小、恢复快，大多数可以耐受，穿刺后避免剧烈活动颈部。
但该检查为细胞学检查，可能出现假性结果，需结合症状、病理等检查结果综合考虑。
主要用于评估甲状腺瘤患者气管是否受压、偏移和为手术时气管插管做准备等。
CT和磁共振成像检查对甲状腺结节的性质判断不如甲状腺超声敏感，且检查价格较贵，一般不常规使用。CT和磁共振成像检查可以判断肿瘤周围组织侵犯程度及淋巴结情况，便于制定手术方案。
检测血液甲状腺激素水平、促甲状腺激素水平、甲状腺球蛋白水平等，可用于判断甲状腺和脑垂体功能，确定有无合并症。检测血清降钙素水平，有助于诊断甲状腺髓样癌。
