诊断甲状腺结节的关键是鉴别结节的性质，诊断甲状腺癌前，应与非毒性结节性甲状腺肿，慢性桥本病，甲状腺腺瘤，甲状腺囊腺瘤，甲状腺转移癌以及其他恶性淋巴瘤等进行鉴别。
1、结节性甲状腺肿一般有缺碘的基础，中年妇女多见，病史较长，病变常累及双侧甲状腺，呈多发结节，结节大小不一，平滑，质软，结节一般无压迫症状，部分结节发生囊性变。部分患者可合并甲亢。服用甲状腺制剂后，腺体可对称性缩小。发生癌变时，甲状腺肿块迅速增大并使周围组织浸润，肿块坚实，活动性差。如压迫喉反神经可出现声嘶。还可出现甲状腺上下淋巴结肿大，继而颈深淋巴结，锁骨上淋巴结转移。
2、各种类型的甲状腺炎都可能误诊为甲状腺癌。因为两者在临床表现、肉眼检查很相似，如甲状腺不对称性增大，结节状、韧实，与周围组织粘连和固定，但光镜下的表现不同。
(1)亚急性甲状腺炎：常继发于上呼吸道感染，甲状腺滤泡的破坏，释放出胶体、引起甲状腺组织内的异物样反应。部分患者发病较急，有体温升高，甲状腺肿大、疼痛并放射至耳枕部。多数患者病情较轻，一侧甲状腺变硬，伴有轻压痛，数周后可累及另一侧甲状腺;有的病例可在数月内反复缓解、发作。基础代谢率升高，血清T3、T4可略升高，但甲状腺131I吸收率显著降低，这种分离现象有诊断价值。用肾上腺皮质激素及甲状腺素补充治疗效果较好。大多数病例可根据典型的临床表现诊断。
(2)慢性淋巴性甲状腺炎：多发生在40岁以上妇女，双侧甲状腺慢性、进行性肿大，橡皮样硬度，表面有结节，一般与周围组织不粘连或固定，颈淋巴结无肿大。临床上难与甲状腺癌鉴别，而且部分与甲状腺癌并存。部分患者有甲减的表现，如黏液性水肿。甲状腺扫描可见131I分布稀疏，甲状腺抗体明显升高。
(3)硬化性甲状腺炎(Riedel病)：又称纤维性甲状腺炎，为全身慢性纤维增殖性疾病局部表现。常发生于50 岁左右的妇女。病史长，平均2～3年，基础代谢正常或稍高。甲状腺普遍性增大，质硬如木样，但保持甲状腺原来的外形。本病有进行性发展的倾向，常与周围组织固定并出现压迫症状，表现为呼吸紧迫、困难和声嘶等，难与甲状腺癌鉴别。
3、多发性内分泌腺瘤
(1)MEN2A型：为单侧或双侧肾上腺嗜铬细胞瘤、并有甲状旁腺亢进症，患者多有家族史。如血清降钙素水平升高，在C细胞增殖阶段就可以认为髓样癌存在。位于肾上腺髓质的病变先是增生，然后才发生嗜铬细胞瘤。嗜铬细胞瘤常在双侧发生(>50%)，且分泌儿茶酚胺。增生阶段较少产生相应的临床症状，儿茶酚胺异常增高时，可出现心悸、多汗、阵发性高血压、头痛等症状。MEN2A伴有皮肤苔藓淀粉样变，可出现于甲状腺髓样癌之前，作局部病变的病理检查，可见表皮与真皮间有淀粉样物沉积，产生原因未明。如患者背部发生皮肤的苔藓样病变、痒感，可能预示髓样癌。
(2)MEN2B型：为甲状腺髓样癌、嗜铬细胞瘤及多发性神经节瘤综合征，包括舌背或眼结膜下黏膜神经瘤、唇变厚，Marfanoid体型(体型瘦长、皮下脂肪少，肌肉发育差、股骨骺发育迟缓、上下肢比例失调及漏斗胸等)及胃肠道多发神经节瘤。家族性患者的儿童期，可出现肠梗阻或腹泻。
MEN2B型较MEN2A进展快，较早出现转移。在甲状腺癌手术时，病变可能已扩展到颈部以外。半数MEN2B患者有嗜铬细胞瘤，但仅少数为恶性。
MEN2B 患者可有一些内分泌功能紊乱的症状，如腹泻、库欣综合征。合并嗜铬细胞瘤者，往往为双侧性，且常因嗜铬细胞突然死亡。故MEN综合征，应先处理嗜铬细胞瘤，术后再择期切除甲状腺髓样癌。合并肾上腺皮质醇增多症时，应先处理甲状腺髓样癌。若能彻底切除甲状腺髓样癌，皮质醇增多症多可缓解。家族性MEN2B 恶性度较高，预后差，MEN2A型较好，散发型居中。