Mit dem Ultraschall (auch Sonographie genannt) können Strukturveränderungen beurteilt werden. Es ist erkennbar, ob die Schilddrüse vergrößert ist, oder ob Knoten vorliegen. Darüber hinaus ist es möglich, Knoten nach Struktur und Erscheinungsbild zu charakterisieren, um entscheiden zu können, welche weiteren Maßnahmen erforderlich sind. Dazu dient beispielsweise ein Klassifizierungsschema TIRADS mit dessen Hilfe verdächtige Knoten charakterisiert werden können.
Zusätzlich ist es bei der Ultraschalluntersuchung möglich, die Durchblutung der Schilddrüse und Knoten darzustellen – man nennt dies Duplex-Untersuchung.

Längsschnitt durch den rechten Schilddrüsenlappen mit Darstellung der Durchblutung.
Schließlich werden oft die angrenzenden Halsweichteile mit untersucht, um zu erkennen, ob es Auswirkung der Schilddrüsenveränderungen auf den übrigen Hals gibt.