Большинство недифференцированных раков щитовидной железы диагностируется с помощью хирургического вмешательства, то есть после операции у пациентов, которые могут быть прооперированы, проводится обычное обследование, которое позволяет определить, что у пациента недифференцированный рак щитовидной железы. Конечно, есть и небольшое количество пациентов, которым диагноз можно поставить с помощью пункции до операции. После постановки диагноза такие пациенты проходят обследование всего тела, поскольку недифференцированный рак щитовидной железы склонен к отдаленным метастазам, помимо местного инфильтративного роста, очень часто встречаются метастазы в легких и костные метастазы.