Tiroid kanseri tedavisinin en etkili yöntemi cerrahidir. Bazı merkezlerde tiroid kanserinde tiroid bezinin sadece bir kısmının çıkarılmasının yeterli olabileceği düşünülse de, en güvenilir yöntem tiroid bezinin tamamen çıkartılmasıdır.
Bu yöntem nüks olasılığını azaltmakta ve ameliyattan sonra yapılacak radyoaktif iyot tedavisi gibi cerrahi olmayan tedavi yöntemlerinin etkinliğini de en üst düzeye çıkartmaktadır. Tiroid cerrahisinde görülebilen ses kısıklığı, kalsiyum düşüklüğü gibi komplikasyonlar, ameliyat deneyimli bir ekip tarafından gerçekleştirildiğinde en aza inmektedir.
Cerrahi esnasındaki bulgulara, kanserin patolojik verilerine ve total tiroidektomi sonrası yapılan tüm vücut taramaları sonucuna dayanılarak ameliyattan sonra hastalara radyoaktif iyot tedavisi uygulanabilir.