O método mais comum e fiável é a biopsia por aspiração de agulha fina da tiróide, que é geralmente guiada por imagens de ultra-sons, uma agulha fina é utilizada para aspirar algumas células e um patologista analisa a morfologia e diferenciação das células aspiradas para confirmar se o nódulo é benigno ou maligno. PET-CT é outro teste eficaz que pode ser utilizado para determinar se um nódulo é maligno ou não, medindo a actividade das células na imagem, mas a desvantagem deste teste é que é mais caro e, portanto, não está amplamente disponível.