Die Schilddrüse ist Teil des endokrinen Systems und hat die Aufgabe, Hormone zu produzieren, die den Stoffwechsel des Körpers regulieren. In der Schilddrüse wachsen gesunde Zellen normalerweise, teilen sich und hören dann auf, sich systematisch zu teilen. Schilddrüsenkrebs beginnt, wenn Zellen ihre Fähigkeit verlieren, sich nicht mehr zu vermehren, dann wie gewohnt absterben, sich stattdessen aber weiter teilen und vermehren, wenn sie nicht mehr benötigt werden, und schließlich einen Tumor bilden. Bis Anfang 2011 hatten medizinische Forscher keine genauen Ursachen für Schilddrüsenkrebs festgestellt. Gene spielen als eine der Ursachen für Schilddrüsenkrebs eine zentrale Rolle, aber auch unabhängige Risikofaktoren wie Strahlung, Alter und Geschlecht wurden mit der Entstehung von Schilddrüsenkrebs in Verbindung gebracht Faktoren als Ursachen von Schilddrüsenkrebs ist den Wissenschaftlern unklar geblieben.
Es gibt vier Haupttypen von Schilddrüsenkrebs: papilläre, follikuläre, anaplastische und medulläre. Papillärer und follikulärer Krebs sind mit Abstand die häufigsten Arten von Schilddrüsenkrebs. Bei diesen Formen konnten medizinische Forscher feststellen, dass bei einem signifikanten Prozentsatz dieser Krebsarten Genmutationen vorhanden sind. Sowohl für die anaplastische als auch für die medulläre Form des Schilddrüsenkrebses wurde ebenfalls ein genetischer Zusammenhang festgestellt, jedoch in einem geringeren Prozentsatz der Fälle.
Neben der Genetik haben medizinische Forscher mehrere unabhängige Risikofaktoren als Ursachen für Schilddrüsenkrebs identifiziert. Die häufigsten Risikofaktoren unter den Ursachen von Schilddrüsenkrebs sind Strahlenbelastung, Familienanamnese und Jodmangel. Auch Geschlecht, Alter und Rasse sind bekannte Risikofaktoren.
Hohe Strahlenbelastung ist ein nachgewiesener Risikofaktor für Schilddrüsenkrebs. Bestrahlungen von Kopf und Hals aus medizinischen Gründen sind eine Quelle für Personen, die hohe Strahlendosen erhalten. Fallout aus dem Testen und Einsatz von Atomwaffen ist ein weiterer. Schließlich können auch Kernkraftwerksunfälle zu einer Strahlenexposition führen. Die Strahlenbelastung im Kindesalter birgt ein höheres Risiko als die Strahlenbelastung im Erwachsenenalter.
Eine Familienanamnese von Kropf, einer gutartigen Vergrößerung der Schilddrüse, ist ein Risikofaktor für Schilddrüsenkrebs. Bestimmte Erbkrankheiten wie die Cowden-Krankheit erhöhen ebenfalls das Risiko. Einige Formen von Schilddrüsenkrebs treten in Familien aufgrund defekter Gene auf, die vererbt werden. Eine zu jodarme Ernährung ist ein Risikofaktor für papillären und follikulären Schilddrüsenkrebs. Schließlich erkranken Frauen häufiger an Schilddrüsenkrebs, ebenso wie Menschen, die älter als 40 Jahre sind und in den Vereinigten Staaten kaukasische Menschen.