甲狀腺腫大可通過體格檢查、影像學檢查和實驗室檢查三種主要方式確診。
體格檢查是初步篩查甲狀腺腫大的基礎手段。醫生通過觸診頸部甲狀腺區域，判斷腺體是否對稱、質地是否均勻、有無結節或壓痛。典型甲狀腺腫大會表現為頸部前方隆起，吞咽時腫塊隨喉結上下移動。觸診可初步評估腫大程度，但對微小病變或深部結構顯示有限。
影像學檢查中超聲檢查是首選方法。高頻超聲能清晰顯示甲狀腺體積、血流信號及結節特征，測量腺體各徑線計算腫大程度。CT或MRI適用于評估巨大甲狀腺腫對氣管、食道的壓迫情況，明確胸骨后甲狀腺腫的范圍。放射性核素掃描可輔助判斷甲狀腺功能狀態，鑒別熱結節與冷結節。
實驗室檢查包括甲狀腺功能五項和抗體檢測。促甲狀腺激素、游離甲狀腺素等指標可判斷是否合并甲亢或甲減。甲狀腺過氧化物酶抗體和甲狀腺球蛋白抗體陽性提示自身免疫性甲狀腺炎可能。細針穿刺細胞學檢查適用于超聲發現的可疑結節，通過病理診斷明確良惡性。
甲狀腺腫大的診斷需結合臨床表現綜合判斷。單純性甲狀腺腫通常無功能異常，而格雷夫斯病常伴突眼、心悸等甲亢癥狀。慢性淋巴細胞性甲狀腺炎患者可能出現頸部僵硬感。若發現短期內迅速增大的甲狀腺腫塊或聲音嘶啞，需警惕惡性病變可能。
