La diagnosi è istologica e si basa sul risultato dall'agoaspirato tiroideo (FNAB); metodiche di imaging biomedico (ecografia, tomografia computerizzata, risonanza magnetica), possono essere utili a definire l'estensione della malattia ed il coinvolgimento delle strutture vicine, mentre la tomografia ad emissione di positroni (PET) con 18 F-fluorodesossiglucosio consente di individuare tutte le localizzazioni a distanza, frequenti e precoci.