(一)发病原因
甲状腺癌发生的真正原因尚不清楚，大部分认为与以下因素有关:
1.放射性物质影响
许多临床资料证实甲状腺癌的发生与接受放射性物质有关。Rtfetoff等报道100例病人有接受头颈部放射照射的病史，有7例发生癌。儿童甲状腺癌与头颈部接受放射照射有关系。Winship报道，从接受放射物质到诊断甲状腺癌平均间隔8.5年，范围3.5～14年，接受剂量为1.4～26Gy即(140～2600rad)平均为5.12Gy(即512rad)，甲状腺癌发生率增高。近来认为甲状腺癌与HLA-DR7有关。
放射损害，已经证明头颈部外放射是甲状腺的重要致癌因素，特别是儿童。国外有人收集到602例15岁以下儿童甲状腺癌，其中有放射史者286例，占47.68%，80%是在婴幼儿时期曾接受头颈部放射治疗。成人颈部放射治疗后发生甲状腺癌的机会并不多。
2.长期过量的TSH刺激
过量的TSH长期刺激可使敏感的甲状腺上皮发生癌变，使肿瘤发展即使非常低量的131I(1～5μCi)或X线1～5Gy(100～500rad)通过TSH升高导致癌的发生。临床上也见到先天性甲低及结节性甲低没有及时治疗，最终恶性变成为甲状腺癌。
内分泌紊乱，甲状腺乳头状腺癌和促甲状腺激素关系密切，有人认为促甲状腺激素(TSH)长期刺激，能促使甲状腺增生，形成结节，再恶变成癌。
3.遗传因素
甲状腺癌的发生可能与遗传因素有关，此现象在甲状腺髓样癌患者较为突出。5%～10%的髓样癌患者具有阳性家族史。
4.碘的摄入异常
碘是人体的必需元素，但在碘不足或过量时，都会使甲状腺的形态结构和功能发生改变。有文献表明，在地方甲状腺肿流行区，甲状腺癌的发病率高，高碘饮食可能也易于诱发甲状腺癌。
(二)发病机制
儿童甲状腺癌的绝大多数为分化型的甲状腺癌。其中乳头状癌占80%，滤泡状甲状腺癌占10%，髓样癌少见，约占5%，甲状腺未分化癌极少见于儿童，30～50%为多中心灶。偶尔可见特殊的病理类型，如甲状腺纤维肉瘤和甲状腺脂肪肉瘤。
1.乳头状癌
见于各种年龄，为低度恶性癌，生长慢。儿童甲状腺癌最常见为乳头状癌。细胞分化良好，呈柱状，癌体多位于甲状腺实体中间，有包膜，后期可侵犯周围组织，发生局部性转移或颈淋巴结转移,血行转移多至肺或脑组织。病人多因肿大的颈淋巴结(转移性癌)前来就诊，此时甲状腺内的原发性癌肿可不显著。
2.滤泡细胞癌
滤泡状癌仅次于乳头状癌，滤泡细胞膜较厚，核分裂多见，趋向于经血流转移，淋巴转移少见，故多见远处转移，而颈淋巴结转移不多见，多转移至肺或骨骼，有时在临床上以骨折而就诊。多见于中、老年者, 其恶性程度低的，其在甲状腺内的癌可相似于一般的腺瘤，历经10～20年而不发生转移。
3.未分化癌
未分化癌儿童少见，15岁前尚未见报道, 主要见于老年。细胞及胞核大小不等，形态不一有大量核分裂，短期内发生严重的局部浸润。
常为一侧甲状腺块物，无压痛，表面不规则，坚硬，并且固定不动，边界不清楚。恶性程度高，生长快，常浸润至邻近颈部结构，并向颈淋巴结、肺、骨等处转移。
4.髓样癌(又称滤泡旁细胞癌)
临床上罕见。病理由成团的空泡状核的大细胞组成。起源于甲状腺组织内的C细胞。见于各种年龄(5～80岁)，较小的肿瘤几乎总是位于一叶的上后部分。此癌好发生钙化，其他甲状腺肿瘤如发生钙化，往往在X线片上显影浅淡，但均匀，髓样癌的钙化与之不同，则以浓密和不均匀分布为特征。此外，测到血清降钙素升高，有助诊断。