甲状腺癌的病因很广泛复杂，可能是多种因素作用的结果，但有三大元凶是需要注意的。
碘摄入量与甲状腺癌关系很大。碘是生长发育所需的微量元素，也是人体合成甲状腺激素的主要原料，当人体内缺碘，促甲状腺激素水平就会增高，而体内碘摄入过多，又容易导致甲状腺功能减退。所以碘摄入量超标后者过低，都可能导致甲状腺癌的发生。
电离辐射也是造成甲状腺癌的元凶之一，长期处于电离辐射环境中，会影响甲状腺细胞的代谢功能，使甲状腺激素分泌异常，久而久之会有癌变的可能。
甲状腺癌有家族聚集性，发病可能与遗传有关，家族有甲状腺癌患者，会增加甲状腺癌的患病风险。