L'ecografia tiroidea gioca un ruolo estremamente importante da questo punto di vista. Infatti rappresenta, per quanto riguarda la tiroide, la metodica con il miglior rapporto invasività/accuratezza indirizzando correttamente, nella maggior parte dei casi, la formulazione diagnostica. Ma l'ecografia non è in grado di dire con sicurezza se una formazione nodulare della tiroide sia sicuramente benigna o maligna. Per questo sono necessari ulteriori studi. L'approfondimento diagnostico strumentale di II livello più utilizzato è la scintigrafia tiroidea che rappresenta l'esame morfofunzionale più importante della ghiandola tiroidea. La tiroide infatti è in grado di fissare molecole di metalli pesanti come lo iodio ed il tecnezio: l'iniezione endovenosa di iodio radioattivo o tecnezio pertecnetato viene captata dalla tiroide, che successivamente darà una immagine scintigrafica coerente con le proprie capacità iodio fissatrici. In genere viene preferito un isotopo radioattivo del tecnezio (99mTc), per la durata inferiore dell'esame e della dose radiante somministrata rispetto allo iodio radioattivo (131I)

Sulla base dei rilievi scintigrafici i noduli tiroidei possono essere definiti ipercaptanti (caldi), isocaptanti (tiepidi) o ipocaptanti (freddi) in rapporto alla quantità di iodio incorporata rispetto al parenchima tiroideo circostante.

La scintigrafia non è in grado di dire con certezza se un nodulo è sicuramente benigno o maligno. Solo il 5% de noduli tiroidei risulta ipercaptante, ma il riscontro di un nodulo caldo può far escludere quasi con certezza il sospetto di malignità. Discorso diverso invece va fatto per i noduli freddi, la maggior parte dei quali risulta benigno, mentre circa un 15-20% nasconde una lesione carcinomatosa.