手术治疗是除未分化癌以外各种类型甲状腺癌的基本治疗方法，并辅助应用碘131治疗、甲状腺激素及外照射等治疗。
1、 手术治疗：甲状腺癌的手术治疗包括甲状腺本身的手术，以及颈淋巴结的清扫。
甲状腺的切除范围目前仍有分歧，尚缺乏前瞻性随即对照试验结果的依据。但是完全切除肿瘤十分重要，荟萃分析资料提示肿瘤是否完全切除是一项独立预后因素。另外，广泛范围手术的优点是降低局部复发率，主要缺点是手术后近期或长期并发症增加。对高危组病人采取患侧腺叶、对侧近全切或次全切除术为宜。也可根据肿瘤的临床特点来设计手术：腺叶+峡部切除术适用于肿瘤直径小于1cm、明确局限于甲状腺一叶内的低危组患者，甲状腺患侧全切+峡部切除+对侧近全切，适用于肿瘤直径大于1cm，较广泛的一侧乳头状癌伴有淋巴结转移者，甲状腺全切除术适用于高度侵袭性的乳头状、滤泡状癌，明显多灶性，两侧淋巴结肿大，肿瘤侵犯周围颈部组织或有远处转移者。15岁以下或45岁以上病例，淋巴结转移率较高，可达90%，对该组病例应考虑全甲状腺切除。
目前对于预防性颈淋巴结清扫的决定非常谨慎。尤其是低危组病人，若手术时未触及肿大淋巴结，可不作颈淋巴结清扫。如发现肿大淋巴结，可作中央区颈淋巴结清扫或改良颈淋巴结清扫。由于再次手术时行中央区淋巴结清扫易损伤喉返神经及甲状旁腺，因此有主张首次手术时及时未见肿大淋巴结，也行中央区清扫。对高危组病人，肉眼可见颈淋巴结转移、肿瘤侵犯至包膜外以及年龄超过60岁者，应作改良颈淋巴结清扫，若疾病分期较晚，颈淋巴结受侵犯广泛者，则应作传统淋巴结清扫。
2、 内分泌治疗：甲状腺癌做次全或全切除术后患者应终身服用甲状腺素片或左旋甲状腺素钠片，以预防甲状腺功能减退及抑制TSH。甲状腺素片的剂量，应根据TSH水平来调整。一般来讲，有残余癌或复发高危因素的患者，TSH应维持在0.1mU/L以下，然而复发低危的无病患者TSH应维持在正常下限附近(稍高或稍低于正常值下限)，对于有实验室检查阳性但无器质性病变(甲状腺球蛋白阳性、影像学阴性)的低危组患者，TSH应维持在0.1-0.5mU/L，对于长年无病生存的患者，其TSH或许可以维持在正常参考值内。可用左甲状腺素钠片(优甲乐)，每天75ug-150ug，并定期测定血T4和TSH，根据结果调整药量。
3、 放射性核素治疗(131I治疗) ：对于乳头状癌、滤泡癌，术后应用131碘适合于45岁以上病人、多发性癌灶、局部侵袭性肿瘤及存在远处转移者。主要是破坏甲状腺切除术后残留的甲状腺组织，对高危病例有利于减少复发和死亡率。应用131碘治疗目的是：①破坏残留甲状腺内隐匿微小癌，易于使用核素检测复发或转移病灶，③术后随访过程中， 增加用状腺球蛋白作为肿瘤标记物的价值。
4、 体外照射治疗(EBRT)：主要用于除了乳头状癌以外的其他甲状腺癌。