Tiroid nodüllerinde iğne biyopsisi, ultrason altında veya ultrasonsuz alınabilir. Ultrason altında yapılan iğne biyopsi en değerli olandır. Öncelikle hasta sırt üstü yatar ve tiroiddeki nodül ultrasonla bulunup, nodülün olduğu yere lokal anestezi uygulanır. Daha sonra ince bir iğne ile tiroiddeki nodüle girilir, bölgede birkaç kez ön ve arkaya gidilerek hücreler alınır. Bu hücreler daha sonra bir cama yayılarak patoloğa verilir. Patolog genellikle o esnada bu işleme eşlik etmektedir. Patolog; mikroskop altında hücreleri inceleyip, kanserli hücre varsa o anda tanıyı koyar.