Qualora l'ecografia mostrasse la presenza di formazioni nodulari nella tiroide, può essere necessario approfondire per conoscerne la natura. In questo caso viene prescritto un agoaspirato sotto guida ecografica, che consiste nel prelievo di cellule dall'interno di un nodulo tiroideo eseguito con un ago molto sottile. Il paziente è posizionato come durante l'esame ecografico, ovvero steso supino sul lettino con il capo iperesteso. Si tratta di una manovra mini-invasiva, che viene effettuata senza anestesia perché non è più dolorosa di un semplice prelievo di sangue, e non richiede specifica preparazione da parte del paziente.
La valutazione del materiale prelevato (esame citologico) permette di stabilire la natura del nodulo e quindi di capire se è benigno o maligno.