甲狀腺腺瘤的病因未明，可能與性別、遺傳因素、射線照射、TSH過度刺激、地方性甲狀腺腫疾病有關。
1.性別
甲狀腺腺瘤在女性的發病率為男性的5～6倍，提示性別因素可能與發病有關。
2.癌基因
甲狀腺腺瘤中可發現癌基因c-myc的表達。腺瘤中還可發現癌基因H-ras的活化突變和過度表達。高功能腺瘤中還可發現TSH-G蛋白腺嘌呤環化酶信號傳導通路所涉及蛋白的突變，包括TSH受體跨膜功能區的胞外和跨膜段的突變和刺激型GTP結合蛋白的突變。
3.家族性腫瘤綜合征
甲狀腺腺瘤可見于一些家族性腫瘤綜合征中，包括Cowden病和Catney聯合體病等。
4.外部射線照射
幼年時期頭、頸、胸部曾經進行過X線照射治療的人群，其甲狀腺腫瘤的發病率也增高。
5.TSH過度刺激
部分甲狀腺腺瘤病人可發現其血TSH水平增高，可能與其發病有關。實驗發現，TSH可刺激正常甲狀腺細胞表達前癌基因c-myc，從而促使細胞增生。