수술은 갑상선암의 가장 중요한 치료입니다. 수술 후에는 갑상선 호르몬제를 평생 복용해야 되는데 이는 부족한 호르몬의 보충 뿐만 아니라 암의 재성장 및 미분화암으로의 진행을 억제하기 위한 목적입니다.
방사성 동위원소 치료는 우리 몸에 존재하는 갑상선암 세포를 방사선을 내는 동위원소 옥소를 이용하여 제거하는 것입니다. 대개 캡슐에 든 방사성 동위원소를 경구로 투여하면 장으로 방사성 동위원소가 흡수되어 혈류을 통해 수술 후 남아있을지 모르는 갑상선 세포 및 갑상선 이외의 부위에 퍼져있는 갑상선암 세포에 흡수됩니다. 방사성 동위원소를 섭취한 세포들은 여기서 나오는 방사능으로 인해 죽게 됩니다. 방사성 동위원소의 용량 및 치료 방법은 환자에 따라 다릅니다.
외부 방사선 치료는 고에너지의 방사선을 목이나 갑상선암이 전이된 부위에 방사선을 조사하는 것입니다. 대개 방사성 동위원소 치료에 반응하지 않는 많이 진행된 갑상선암의 치료에 이용합니다.