El més freqüent és el carcinoma papil·lar, amb 8 casos de cada 10 càncers de tiroides. Aquests solen créixer molt lentament i sovint es propaguen als ganglis limfàtics del coll. No obstant això, solen tindre molt bon pronòstic i poques vegades causen la mort.

El següent en freqüència és el carcinoma fol·licular, que representa 1 de cada 10 càncers de tiroides. A diferència del papil·lar, rarament es propaga als ganglis limfàtics, però si que ho pot fer a altres parts del cos, com ara els pulmons o els ossos. El seu pronòstic no és tan favorable com en el cas del carcinoma papil·lar, però resulta molt curable en gran part dels casos.

Existeixen altres tipus de càncer de tiroides, però molt menys freqüents que els carcinomes diferenciats. El carcinoma medul·lar s’origina a partir de les cèl·lules C, que són les que produeixen l’hormona calcitonina, l’encarregada de controlar el calci en la sang. Algunes vegades poden propagar-se als ganglis limfàtics, als pulmons o al fetge, fins i tot abans que es detecte un nòdul tiroidal. Aquest tumor té un pronòstic menys favorable, perquè no capta el iode radioactiu que s’utilitza per a eliminar cèl·lules tumorals en els carcinomes diferenciats.

El carcinoma anaplàstic o indiferenciat és una forma poc comuna de càncer de tiroide que representa al voltant d’un 2 % del total d’aquest tipus de càncer. Sovint es propaga ràpidament cap al coll i altres parts del cos, fet que dificulta el tractament en el moment del diagnòstic, amb un pronòstic molt dolent.

Altres possibles tumors, però molt menys freqüents, són els que s’originen en un altre tipus de cèl·lules presents en la glàndula tiroide, com ara els limfomes, sarcomes i carcinomes de paratiroide.