Медицинские работники классифицируют рак щитовидной железы согласно типам поражённых клеток в щитовидной железе. Два наиболее распространенных типа: сосочковый рак щитовидной железы и фолликулярный рак. Сосочковый рак щитовидной железы самый распространённый и может встречаться в любом возрасте, но обычно диагностируется в возрасте 30–50 лет. (Приблизительно 80 % всех случаев рака щитовидной железы). Фолликулярный рак щитовидной железы включает рак клеток Hurthle. Фолликулярный рак щитовидной железы, как правило, встречается у людей старше 50 лет. (Приблизительно 11 % всех случаев рака щитовидной железы). Эти два типа рака щитовидной железы развиваются по одному механизму и имеют схожие принципы терапии, они составляют термин «дифференцированный рак щитовидной железы» (DTC). Более редкие типы рака щитовидной железы включают: медуллярный рак, анапластический рак и лимфому щитовидной железы.

Медуллярный рак щитовидной железы может быть связан с наследственной предрасположенностью к онкологическим заболеваниям. (Приблизительно 4 % всех случаев рака щитовидной железы). Но большинство случаев медуллярного рака щитовидной железы не связано с наследственными генетическими синдромами. Анапластический тип рака щитовидной железы является очень редким, агрессивным и очень трудно лечится. Такой рак, как правило, встречается у людей в возрасте старше 60 (составляет 1 и 2 % всех случаев рака щитовидной железы). Лимфома развивается в клетках иммунной системы щитовидной железы. Лимфома щитовидной железы очень редко встречается, чаще всего в возрасте старше 70 лет (составляет 1 и 2 % всех случаев рака щитовидной железы).