甲状腺癌的发生是多种因素共同作用的结果。目前研究发现，大约有5%-10%的甲状腺癌与遗传因素相关，比如一些遗传性综合征会增加患甲状腺癌的风险，像家族性甲状腺髓样癌就与RET基因突变等遗传因素密切相关。
一、放射性暴露因素
儿童期接受头部或颈部放射性照射： 儿童时期如果因某些疾病接受过头部或者颈部的放射性治疗，比如因良性疾病如胸腺肥大等进行过颈部X线照射，那么日后患甲状腺癌的风险会明显升高。有研究表明，儿童期颈部接受过100毫西弗以上放射性照射，甲状腺癌发病风险显著增加。长期生活在放射性污染环境中： 长期处于放射性物质污染的环境里，比如生活在核泄漏地区周边，长期接触放射性物质，也会使甲状腺细胞受到损伤，增加甲状腺癌的发生几率。
二、碘摄入异常
碘摄入过多： 长期摄入过量的碘，可能会影响甲状腺的正常功能，导致甲状腺细胞异常增生，从而增加甲状腺癌的发病风险。例如，一些沿海地区居民长期大量食用含碘丰富的海产品，若碘摄入超出身体正常需要量，就可能对甲状腺产生不良影响。碘摄入过少： 碘是合成甲状腺激素的重要原料，长期碘摄入不足，会引起甲状腺代偿性增生，也可能增加甲状腺癌的发生风险。比如一些内陆地区长期食用碘含量较低的食物，甲状腺会通过增大来尽量摄取碘，这个过程中可能引发细胞的异常变化。
三、其他因素
激素水平影响： 女性体内的雌激素水平与甲状腺癌的发生有一定关联。女性在青春期、妊娠期等雌激素水平波动较大的时期，甲状腺细胞受到雌激素的影响，可能出现异常增殖，增加患甲状腺癌的可能性。有研究发现，女性甲状腺癌的发病率高于男性，一定程度上与雌激素水平相关。自身免疫性甲状腺疾病： 患有自身免疫性甲状腺疾病，如慢性淋巴细胞性甲状腺炎（桥本病），患者的甲状腺长期处于炎症状态，甲状腺细胞反复受到免疫攻击和修复，在这个过程中细胞容易发生突变，进而增加甲状腺癌的发病风险。据统计，患有桥本病的人群中甲状腺癌的发生率比普通人群要高。