当组织学形态典型时，病理医生可直接给予诊断。当组织学形态不典型时，需采用免疫组织化学方法辅助诊断。甲状腺乳头状癌呈细胞角蛋白（CK)、甲状腺球蛋白（Tg)和甲状腺转化因子-1(TTF-1)免疫阳性。CK-19被广泛地应用于乳头状癌的标记。此外,galectin-3、HBME-1在乳头状癌中高比例表达，但对这种肿瘤并不呈特异性。