甲状腺癌的病因目前还不清楚，据统计资料表明：甲状腺癌可能与放射线有一定关系，与甲状腺肿，甲状腺瘤异变有关，极少数与家族的遗传性有关，如甲状腺髓腺癌。
甲状腺癌绝大部分是来自滤泡上皮，少数来自滤泡旁细胞，极少数来自甲状腺的间质，有原发性甲状腺癌，也有继发的，其病理分类如下：
1.乳头状癌
是一种分化好的甲状腺癌，约占总数的3/4，病灶多的一侧，肿瘤大小不一，一般无色膜，无痛，随吞咽活动差，低度恶性，预后良好。
2.滤泡状癌
也是一种分化较好的甲状腺癌，占10%～15%，病灶多为单个，也有多个的，肿瘤为实质性的，有色膜的，肿瘤大小不一，呈圆形或椭圆形或结节状，生长缓慢，容易误诊为腺瘤，多见于40～60岁女性，个别的有早期血道转移。
3.髓腺癌
是来自甲状腺滤泡旁细胞的癌，有人称为滤泡旁细胞癌或C细胞癌，约占5%左右，肿瘤无包膜，大小不一，多为单个，是中度恶性的甲状腺癌。
4.未分化癌
少见，约占5%，大多数是男性老年患者，高度恶性的甲状腺癌，预后极差，1年内死亡。
(二)发病机制
1.人类甲状腺癌病因仍不明，日本长崎与广岛在原子弹爆炸后，当地居民甲状腺癌发病率增高，某些患者儿童时期接受过放射性治疗，其甲状腺癌发生率有所增高，X线比131Ⅰ更具有致癌作用，放射性物质可引起甲状腺细胞基因突变，并至相当量的细胞死亡，分泌甲状腺激素减少，兴奋TSH分泌增多，可促进细胞增殖而致癌变。
2.缺碘作用下可引起大鼠发生肿瘤，地方性甲状腺肿大流行区的甲状腺肿瘤发病率较高。
3.某些致甲状腺肿物质，如2-乙酰氨芴可作用于甲状腺组织，而引起甲状腺肿瘤。
4.家族性肿瘤基因遗传，可发生甲状腺癌，一些家族性甲状腺肿患者中，在TSH刺激下，少数人可发生癌变，甲状腺癌，髓样癌，嗜铬细胞瘤及消化系统瘤等均可有家族发病史。
5.此外，不同种类的甲状腺癌其病因不尽相同，如乳头状癌系来自滤泡细胞性癌，其发病与长期的TSH作用有一定关系，但不是起原始作用，TSH仅对乳头状癌的生长有一定影响，乳头状癌多见于碘化物丰富地区，而且与放射线作用肯定有关。