Kilpirauhassyövänilpirauhassyövän ensisijainen hoito on leikkaus, jossa poistetaan yleensä koko kilpirauhanen. [[Lisäkilpirauhanen|Lisäkilpirauhaset]] ja kilpirauhasen takana kulkeva [[äänihuulihermo]] (''nervus laryngeus recurrens'') pyritään säästämään. Jos syöpä on pieni ja yksittäinen, saattaa olla mahdollista poistaa vain toinen kilpirauhaslohkoista. Lisäksi tarpeen mukaan poistetaan paikallisia [[imusolmuke|imusolmukkeita]], jos epäillään syövän levinneen niihin. Leikkauksen jälkeen voidaan tehdä radiojodiablaatio ([[jodi|<sup>131</sup>I]]), joka tuhoaa mahdollisen jäljelle jääneen syöpäkudoksen. Samalla pystytään suorittamaan <sup>131</sup>I-gammakuvaus, jolla saadaan tietoa syövän levinneisyydestä. Radiojodiablaatiota suositellaan tehtäväksi esimerkiksi suurikokoisissa tai levinneissä kasvaimissa, tai jos leikkauksella ei ole pystytty poistamaan kaikkea syöpäkudosta. Kilpirauhassyövän hoidon jälkeen elimistö ei yleensä pysty enää tuottamaan kilpirauhashormonia, jolloin elinikäinenelinikäine korvaushoito [[tyroksiini]]lla on tarpeen.<ref name=pelttari/>
