甲狀腺癌的病因現在尚沒有完全明確，其發生與多種因素有關。像放射性的損害，如X線的外照射；再一個就是致甲狀腺腫的物質；第三個是促甲狀腺素，也就是TSH的刺激；還有一些遺傳因素等等。甲狀腺癌的患者因為缺碘會導致體內的TSH升高，TSH能刺激甲狀腺細胞的增生，先引起甲狀腺的彌漫性腫大，而後形成結節腺癌、甲狀腺癌等。現在還有一個原因就是頸部的外照射是人類甲狀腺的肯定原因。有很多的報道，青少年甲狀腺癌中有很多大概50-70%的都有頸部放射治療史，而且近年也有放射性碘治療甲亢後，導致甲狀腺癌的病例的文獻的報道，說明它跟這些放射性的這些物質的照射有關系。還有一個就是遺傳因素，在部分甲狀腺髓樣癌裡頭可以有一些腸癌的遺傳病，甚至在一些甲狀腺癌的患者中間，常可以問到一些傢族史，這些都是可以導致甲狀腺癌的。另外還有一個就是缺碘，缺碘也是有好多報道，尤其是在20世紀初有人提出有關缺碘可導致甲狀腺癌的觀點。也有一些近來考慮一些人體像雌激素，跟甲狀腺癌研究提示有關，雌激素因為可以影響甲狀腺的生長，主要是通過促使垂體釋放TSH而作用於甲狀腺。至於它是不是直接引起甲狀腺癌，現在尚不是完全明確。
