1. 甲状腺髓样癌的组织学变化多样，上皮巢的大小和形态不一样，包括片状、巢状、梁状、岛状、小叶状，由多少不等的纤维血管间质分隔；

2. 细胞呈圆形、多角形或梭形细胞，常多种细胞混合存在；

3. 梭形细胞胞浆丰富，嗜双色性、酸性或透亮；

4. 核圆形或椭圆形，可见核沟及核内假包涵体，染色质粗颗粒状或块状，核仁不清楚，核分裂像少见；

5. 偶见核增大、多形、浓染，甚至多核细胞；

6. 偶尔，肿瘤细胞也可呈浆细胞样外观，呈无黏附性生长；

7. 除非大的肿瘤，很少见坏死和出血；

8. 许多病例可见少量黏液分布；

9. 可见到小的砂砾体样结石；

10. 还常见到肿瘤细胞浸润淋巴管；

11. 在肿瘤细胞巢周边可见到S-100蛋白阳性的支持细胞，一般认为更常见于遗传性肿瘤；

12. 肿瘤细胞常浸润到周围甲状腺组织中，正常甲状腺滤泡也常陷入到髓样癌组织中；

13. 肿瘤间质的形态不一，一些病例含大量血管和丰富的透明变性胶原，80%病例见多少不等的刚果红阳性的淀粉样物，有时伴异物型巨细胞反应和钙化；

14. 免疫组织化学染色：绝大多数肿瘤细胞降钙素阳性；大多数病例CEA阳性。CgA、Syn、NSE、CD56常阳性，部分病例TTF-1和低分子CK阳性。肿瘤细胞可含多种神经内分泌物质，例如：生长抑素、前阿片黑皮质素衍生肽(其中一些伴有Cushing综合征)、蛙皮素／胃泌素一释放肽家族成员、神经降压素(神经紧张素)、组织胺酶、血清素(5-羟色胺)、儿茶酚胺

15. 具多种形态学亚型，但无临床意义：

1） 滤泡状

2） 梁状

3） 乳头状

4） 副神经节瘤样；

5） 双分泌型

6） 小细胞型

7） 巨细胞型

8） 透明细胞型

9） 包裹型

10） 嗜酸细胞型

11） 色素性

12） 鳞状型

13） 血管肉瘤样

C细胞增生： “肿瘤性”和“反应性”增生两种。“肿瘤性”C细胞增生通常在HE切片中能观察到，而“反应性”类型则通常需要免疫组织化学证实。

“肿瘤性”C细胞增生(所谓：原位C细胞癌，或称原位髓样癌)是遗传性髓样癌的前驱病变，与RET原癌基因的种系突变有关。通常发生在两侧叶的上2／3的甲状腺组织内， C细胞增生可表现为局灶性、弥漫性或结节性多种形式，其共同特征是滤泡内见非典型C细胞团，可环绕滤泡分布而导致滤泡间隙的部分或完全消失。