O diagnóstico do nódulo da tireoide é feito através do exame físico por meio da palpação do pescoço. A partir da identificação, são solicitados exames laboratoriais, como TSH, T3, T4, anti-TPO e calcitonina, e exames de imagem, como ultrassonografia e cintilografia da tireoide.
A partir dos resultados dos exames solicitados, é realizado a Punção Aspirativa por Agulha Fina (PAAF), em que uma pequena amostra do nódulo é removido e enviado para o laboratório para que seja analisado e se possa ter a confirmação da benignidade ou malignidade.