Wanneer de patholoog verdachte cellen ziet, volgt er meestal een operatie. Het deel van de schildklier dat de chirurg verwijderd, gaat naar de patholoog die nauwkeurig kijkt om welk type tumor het precies gaat, hoe groot de tumor is en of de tumor helemaal verwijderd is. Als de chirurg de lymfeklieren (het orgaan dat witte bloedcellen en antistoffen aanmaakt en de witte bloedcellen filtert) verwijdert, worden deze stuk voor stuk door de patholoog onderzocht. Hij kijkt dan of er uitzaaiingen van de schildkliertumor in zitten. Dit deel heet histologisch onderzoek. Het grote verschil is dat de patholoog niet kijkt naar 'losse cellen', maar dat het hele weefsel bekeken kan worden. Op basis van histologisch onderzoek kan bijna altijd exact de diagnose worden gesteld.