Soms is een operatie nodig om te kunnen onderzoeken of er sprake is van schildklierkanker. Deze operatie krijg je bijvoorbeeld als een punctie niet voldoende duidelijkheid geeft. De naam voor dit soort operatie is een diagnostisch operatie.
Bij een diagnostische operatie verwijdert de arts de helft van de schildklier om verder te laten onderzoeken. Het verwijderen van de helft van de schildklier heet ook wel een hemithyreoidectomie. Het weefsel gaat voor onderzoek naar de patholoog. Als blijkt dat er sprake is van schildklierkanker, wordt meestal de rest van de schildklier ook verwijderd met een operatie.