O principal tratamento para o cancro da tiróide é a cirurgia. Se a patologia pós-operatória sugerir um elevado número de metástases nos gânglios linfáticos do pescoço ou se o cancro da tiróide for considerado localmente invasivo durante a cirurgia e não puder ser removido visualmente, pode ser administrada a terapia de iodo131 pós-operatória. O tratamento com iodo131 baseia-se geralmente numa excisão completa da glândula tiróide. Um melhor resultado clínico pode ser alcançado através do efeito de depuração das unhas e do efeito de depuração focal do iodo131. O tratamento do cancro da tiróide não é facilmente tratado com radioterapia, e o cancro da tiróide não é muito sensível à radioterapia. O linfoma da tiróide e o carcinoma indiferenciado da tiróide podem por vezes apresentar sintomas de compressão do pescoço a curto prazo. A radioterapia pode reduzir o tamanho localizado do tumor, reduzindo assim os sintomas de compressão, e pode ser considerada. É também possível uma nova cirurgia após terapia neoadjuvante ou quimioterapia neoadjuvante para reduzir o tamanho da lesão, mas estas estão actualmente em fase de investigação.