Ung thư tuyến giáp là ung thư phát sinh từ các tế bào mô tuyến giáp. Tuyến giáp có hai loại tế bào chính là tế bào nang tạo hormone tuyến giáp và tế bào cận nang tạo calcitonin. Có nhiều kiểu u bướu có thể hình thành ở đây tuy nhiên đa số là lành tính, điển hình như bướu cổ; số ác tính còn lại tiềm năng lan sang mô lân cận hoặc bộ phận cơ thể khác. Ung thư tuyến giáp biệt hóa (DTC) chiếm 90–95% ca và khởi nguồn từ các tế bào biểu mô nang giáp. Đây cũng là dạng ung thư nội tiết hay gặp nhất, gồm ba loại là thể nhú, thể nang, và ung thư tế bào Hürthle. Loại chính thứ hai chỉ chiếm 1–2% là ung thư tuyến giáp thể tủy (MTC) khởi nguồn từ tế bào cận nang hay tế bào C. Cuối cùng là ung thư tuyến giáp thoái biến hay không biệt hóa (ATC) hiếm gặp nhưng lại là một trong những loại ung thư hiểm nghèo nhất được biết.

Không rõ lý do mà ung thư tuyến giáp xảy ra ở nữ giới nhiều gấp ba lần nam giới, tập trung ở độ tuổi 40–60. Một số tình trạng di truyền cũng làm tăng nguy cơ, ví dụ như phức hợp Carney hay bệnh Cowden; tương tự là người có thân nhân bậc một bị bệnh. Lượng iod hấp thu ảnh hưởng đến chức năng tuyến giáp: thừa hoặc thiếu iod lần lượt liên hệ với nguy cơ ung thư thể nhú và thể nang, song cơ chế là không rõ ràng. Tiếp xúc với bức xạ từ môi trường hay thủ tục y tế khi còn bé tiềm ẩn rủi ro. Yếu tố khác là béo phì, hấp thu thực phẩm giàu nitrat, các bệnh lành tính như viêm hoặc tăng năng tuyến giáp, nhân giáp, u tuyến, bướu cổ. Trái ngược, nhiều nghiên cứu chỉ ra hút thuốc lá hay uống đồ uống có cồn làm giảm nguy cơ ung thư tuyến giáp.