甲状腺癌的影像学检查方法主要有超声、核素扫描、CT、MRI、PET（正电子发射计算机断层显像）等，其中，在安全性、操控性、准确性和经济性等方面，超声检查具有其他检查不可比拟的优势。
合理的应用超声检查，有助于甲状腺癌的早期诊断、合理评估、精确分期、及时治疗以及颈部淋巴结的处理。
甲状腺癌的超声学特征具有以下特点：
1. 结节的数目：多为单发，少数为多发。但是，随着高频B超的应用，许多微小结节也能被发现，因此，单发或是多发作为判断良恶性的价值越来越小。
2. 结节的内部回声：大多数为低回声，等回声或高回声很少。但是病变内部低回声并不意味着就是恶性，因为，90%的甲状腺结节内部可为低回声；另外，恶性结节的内部回声多位“不均匀”，并且后方回声减弱或消失，这一点可与良性结节的“均匀低回声”鉴别。
3. 结节的纵横比值：纵横比值接近1，周边边界不清，形态欠规整，或成蟹足样，肿物周围无或无完整的声晕（暗环）等都需考虑恶性的可能。
4. 结节的生长速度：生长速度较快（不同时间B超对比），短期内迅速增大的结节，在排除囊内出血后，应高度怀疑恶性。
5. 结节钙化：钙化灶一般分为微钙化、粗钙化、和环形钙化。目前，国内外学者普遍认为微钙化是诊断甲状腺癌特异性最高的指标，尤其对乳头状腺癌可高达90%以上。另外，年轻患者（小于40岁）、单发结节，发现钙化者，恶性的可能性增加4倍，
6. 甲状腺癌的淋巴结转移：甲状腺癌转移淋巴结长短径之比多数小于1.5，呈低回声，部分内部回声不均匀，转移部位多位于同侧颈部的Ⅵ、Ⅲ、Ⅳ区，并沿颈内静脉分布，有时可表现为囊性衰减或存在微钙化，晚期可出现同侧颈内静脉及颈动脉、气管受累或与颈前肌粘连。
7. 彩色多普勒血流显像特征：彩色多普勒血流成像根据肿瘤内部及周边部的血流分布分为四型：Ⅰ型：内部无血流；Ⅱ型：内部少血流；Ⅲ型：周边部有血流；Ⅳ型：内部线状分支血流。恶性结节的的血流分布多数以Ⅲ、Ⅳ型为主。恶性结节，由于高代谢和肿瘤组织快速增值，新生血管缺乏平滑肌而壁薄。出现高速低阻血流，收缩期峰值速度可达70cm/s以上，因此，如果甲状腺结节内大于70cm/s的高速血流信号应考虑癌的可能。
