具体确切的病因目前尚难肯定，但从流行病学调查肿瘤实验性研究和临床观察甲状腺癌的发生可能与下列因素有关。

(1)放射性损伤：用X线照射实验鼠的甲状腺能促使动物发生甲状腺癌，实验证明放射性能使甲状腺细胞的代谢发生变化细胞核变形，甲状腺素的合成大为减少，可见放射线方面引起甲状腺细胞的异常分裂导致癌变;另一方面使甲状腺破坏而不能产生内分泌素由此引起的促甲状腺激素(TSH)大量分泌也能促发甲状腺细胞癌变。

(2)碘和TSH：摄碘过量或缺碘均可使甲状腺的结构和功能发生改变。

(3)其他甲状腺病变：临床上有甲状腺腺癌，慢性甲状腺炎，结节性甲状腺肿或某些毒性甲状腺肿发生癌变的报道。但这些甲状腺病变与甲状腺癌的关系尚难肯定，以甲状腺腺瘤为例，甲状腺腺瘤绝大多数为滤泡型仅20%为乳头状瘤;如甲状腺癌由腺瘤转变而成，则绝大多数应为滤泡型，而实际上甲状腺癌半数以上为乳头状癌，推测甲状腺腺瘤癌变的发生率也是很小的。

(4)遗传因素：约30%甲状腺髓样癌有明显的家族史而且往往合并有嗜铬细胞瘤等，推测这类癌的发生可能与染色体遗传因素有关。