甲状腺结节很常见，尤其是在老年、女性、碘缺乏和颈部辐射史患者中更为常见，据统计约5%的甲状腺结节为恶性结节。高分辨率超声影像对于甲状腺肿瘤的定位定性定量诊断具有独到的优势，且超声可以评估未触及结节的大小和特点，可以引导甲状腺结节的细针穿刺。
一般来说，结节纵径大于横径，边缘有毛刺，回声极低，有钙化，特别是微钙化，常提示恶性肿瘤，而单纯囊性或以囊性为主或有海绵状回声的结节则多为良性。大型、等回声、低回声和高回声、孤立、椭圆形至圆形、或形状不规则、边界不清和环形钙化可归类为不定结节。甲状腺结节的大小对于区分良性和恶性结节没有帮助。5年随访期间，90%的良性结节体积增加了15%。结节生长定义为结节直径增加20%或结节体积增加50%。测量结节大小时，将测量位置置于结节晕边缘。其内部结构可分为实性(囊性部分≤10%)和主要实性(囊性部分≤50%)大于10%)，主要为囊性(囊性部分小于等于90%且大于50%)和囊性(囊性部分大于90%)。
实性结节的回声可分为4种类型。极低回声是指结节的回声低于颈前带肌和甲状腺实质的回声;低回声是指结节的回声高于颈前带肌，低于甲状腺实质;等回声是指结节的回声与甲状腺实质的回声一致。实质相似，高回声是指实质隆起高于甲状腺实质。许多报道认为低回声是恶性肿瘤的特异性表现，但文献报道和低回声是恶性结节更具体、更可靠的标准。在所有甲状腺结节中，13%至26%具有囊性成分。
结节的形态对于良恶性结节的鉴别诊断具有重要意义。结节纵径大于横径者高度怀疑恶性肿瘤，而边界呈尖刺状或稍呈分叶状且边界不清的结节则怀疑恶性肿瘤。在超声中，钙化是指强回声，伴或不伴后部声影。钙化可分为微钙化、粗钙化和环状钙化。当表现为点状回声病变并伴有混响伪影时，应为胶体成分引起，在实时超声中很容易与钙化区分开。甲状腺结节内的钙化可能是微钙化、粗钙化或周围钙化、微钙化是甲状腺癌，尤其是甲状腺乳头状癌的特有表现。超声发现的微钙化高度提示恶性肿瘤。周围钙化(蛋壳样或环状钙化)对于鉴别良恶性结节仍有重要意义。
有时结节会出现薄或厚的低回声晕。结节周围的晕圈或低回声环由纤维结缔组织假包膜组成，压迫甲状腺组织并出现慢性炎症改变。乳头10%到24%的癌症有完整或不完整的晕圈。包膜外侵犯：超过1/3的甲状腺癌在手术过程中可观察到包膜外侵犯。颈部淋巴结的诊断。术前对甲状腺癌转移淋巴结进行标准化超声分区诊断可以提高甲状腺癌的诊断准确性。超声显示颈部转移淋巴结是诊断弥漫硬化性甲状腺乳头状癌非常重要的间接征象。
肿瘤血管性甲状腺癌显示肿瘤内有丰富的血流，但这是一个非特异性发现。多普勒超声中的阻力指数、收缩期峰值速度和血管充盈模式无助于区分良性结节和恶性结节。如果超声发现甲状腺结节至少有一项可疑恶性超声发现，原则上无论结节大小，都需要进行穿刺活检。对于小于5毫米的结节，考虑到细胞学取样不足以及相关的高假阴性率，一般不建议针刺活检。对于大于1厘米的结节，建议进行细针穿刺活检，因为不能排除恶性的可能性。如果超声检查没有可疑结节，则对结节进行活检。
超声结节生长速度不能区分良恶性结节。建议对生长不确定的结节进行细针抽吸活检。当检测区域存在可疑恶性淋巴结时，建议对可疑淋巴结和甲状腺结节进行活检。超声引导下的粗针活检也被广泛使用，具有以下优点和缺点：粗针活检的准确性明显优于细针取样，但会引起并发症，因此不建议常规使用。