状腺穿刺活检技术，是一项医学微创技术，通常是在彩超引导下进行的。医生通过彩超图像进行可视化操作，可观察到针道和穿刺取材的全过程。
甲状腺穿刺活检过程中，患者仰卧位姿势，在肩背部垫上枕头让颈部得到伸展、仰头，便于医生操作。通常使用细针穿刺，进行细胞学检测，假如高度怀疑恶性结节，那尽可能多取组织再进行细胞组织学检查，细胞组织块可检测甲状腺癌的相关基因，便于判断有无侵袭性；采用利多卡因致局部麻醉，由于创伤小，病患没有明显的痛苦，对于甲状腺乳头状癌细胞学穿刺的诊断准确性高达97％；但是对于甲状腺结节细胞学穿刺虽然属于最小创伤的检查技术，但大约16％的标本不能一次获得完美的诊断，如果考虑良性可能较大的结节，建议观察；但是对于恶性风险较大的结节，可间隔1月后再次穿刺活检，对于直径大于10mm以上结节，可采取空心针进行穿刺，来进行组织学活检。
甲状腺活检现在最常用的办法叫甲状腺细针穿刺细胞学检查，通过检查可以帮助判定甲状腺结节的良恶性，是现在诊断的金标准。当做甲状腺超声的时候，发现有甲状腺结节，而且超声室大夫和临床内分泌科医生，判断这个结节有一定的恶性风险，应该不仅要定期复查，而且最好要做穿刺检查。这个时候要考虑超声的结果，恶性的风险进一步需要明确。除了甲状腺结节，旁边甲状腺的淋巴结如果也有了恶性的征象，也要进行穿刺检查。如果家里有甲状腺癌的家族史，或者同年期有过颈部的放射性暴露史，比如由于各种疾病做过放疗，就需要做甲状腺所谓的活检细针穿刺。
这种方法是在有丰富经验的超声室的大夫，还有临床医生共同努力下，当然最后也离不开经验丰富的病理诊断医生，但是这种方法也有它的局限性，也就是它的敏感性并不是100%，特异性也没达到100%的准确，因此也有一定的假阳性，需要结合临床。另外有些甲状腺癌通过这种方式得不到诊断，比如甲状腺滤泡癌就不能够通过这种方式来诊断。同时由于它是细胞学的检查，抽出的组织由于针非常细，抽出的是组织液，因此取材不是特别的充分。如果经过手术以后，把甲状腺结节切除，医生为了进一步明确诊断，还会在病理科医生指导下做大体标本的进一步明确诊断。