Çoğu kanserde olduğu gibi tiroid kanserinin nedeni tam olarak bilinmemektedir.
Diğer kanserlerde olduğu gibi radyasyona maruz kalmak tiroid kanser sıklığını artırır. Çocukluğunda 200-700 rad civarında radyasyon almış kişilerde 20-25 yıl sonra tiroid kanser sıklığının arttığı saptanmıştır. Bir araştırmada 500 rad civarında radyasyon alan şahıslarda tiroid kanser sıklığının % 2 civarında olduğu ortaya konmuştur. Rusya’daki Çernobil nükleer santrali kazasından sonra o bölgede yaşayan kişilerde tiroid kanserinde büyük artış olmuştur. Son yıllarda yapılan araştırmalar tiroid kanserlerinde bazı genetik bozuklukların önemli rol oynadığını göstermiştir.