有一部分甲状腺癌是需要放疗，这也是治疗甲状腺癌的一个重要的辅助治疗手段。而绝大多数的甲状腺癌不需要进行化疗，因为甲状腺癌的癌细胞一般对化疗药物是不敏感。
甲状腺癌进行的放疗包括外放射治疗和内放射治疗两种，通常甲状腺癌的分化程度越高，对外放射治疗的敏感性越差，而分化越差，对外放射治疗的敏感性越高，所以甲状腺未分化癌对外放射治疗的效果是最好的。
而对于分化型甲状腺癌的病人，可以采用碘-131进行放射治疗，提高了手术切除治疗的疗效，使生存期能够获得明显延长。