Tiroid biyopsisi, tiroid bezinde saptanan nodül ya da nodüllerin iyi huylu mu yoksa kötü huylu mu olduğunu anlamak için yapılır. Tiroidde en sık uygulanan biyopsi ince iğne aspirasyon biyopsisidir (İİAB). İİAB de çok ince bir iğneyle ultrason rehberliğinde tiroiddeki nodüle girilir ve enjektörle vakum uygulanarak nodülün çeşitli yerlerinden hücreler iğnenin içine emilir. Daha sonra, bu hücreler lam adı verilen küçük camlara yayılır ve patolog tarafından mikroskopla incelenir.

İİAB, %90 ın üzerinde bir doğruluk oranına sahiptir ve günümüzde tiroid nodüllerinin değerlendirilmesinde standart biyopsi yöntemidir. Ancak İİAB, dikkatli ve doğru bir biçimde uygulanması gereken bir işlemdir; İİAB sırasında, mümkünse tüm şüpheli nodüllerden ve her bir nodülün değişik yerlerinden hücre alınmalıdır. Ayrıca, bunu yaparken enjektöre kan gelmemesine özellikle dikkat edilmelidir. Dikkatsiz ve özensiz yapılan bir İİAB, kanserli bir nodülün atlanmasına ya da olmayan bir kanser nedeniyle hastanın gereksiz yere ameliyat olmasına neden olabilir. 

İİAB den sonra genellikle nodülün iyi huylu mu yoksa kanser mi olduğu kesin olarak söylenebilir. Ancak, hastaların %5-10 unda, kaliteli bir İİAB yapılmasına rağmen patolog kesin bir teşhis koyamaz ve nodülde kanser şüphesi olduğu söylenir. Böyle durumlarda hastaya genellikle ameliyat önerilmekle birlikte bu pek de doğru bir yaklaşım değildir. Bu tür hastalarda yapılması gereken biyopsinin tekrarlanmasıdır. İkinci biyopsi yine İİAB şeklinde yapılabilir. Ancak, gereksiz bir operasyonu engellemek için ikinci iğnenin kesici iğne (trukat, kor biyopsi) yöntemiyle yapılması hatta hem İİAB hem de kesici iğnenin birlikte kullanılması daha uygun olacaktır. Bu yöntemler kullanıldığında, ilk biyopside kanser şüphesi olan hastaların yarısından fazlasında aslında kanser olmadığı gösterilebilir ve gereksiz operasyonların önüne geçilebilir.