L'ecografia del collo è uno strumento imprescindibile nella diagnosi di CDT. Un'ecografia diagnostica dovrebbe essere eseguita in tutti i pazienti con il sospetto di nodulo tiroideo o gozzo nodulare, o alterazioni radiografiche riscontrante incidentalmente mediante tomografia computerizzata (TC), risonanza magnetica nucleare (RMN), o captazione alla FDG-PET (Tomografia a emissione di positroni con fluorodesossiglucosio). La visualizzazione ecografica permette di collegare con certezza l'evidenza palpatoria di una tumefazione del collo alla presenza di un nodulo della ghiandola, confermando il coinvolgimento linfonodale (se presente), identificando le caratteristiche del contenuto del nodulo (liquido, solido o misto), e localizzando correttamente la lesione. Diverse caratteristiche ecografiche quali l'ipoecogenicità del nodulo rispetto al parenchima circostante, la vascolarizzazione intranodulare, i margini irregolari, la presenza di microcalcificazioni, l'assenza di alone periferico e la forma più alta che larga nella scansione trasversale sono stati associati a una più elevata probabilità di malignità.