甲状腺腺瘤的病因不明，可能与性别、遗传因素、射线照射、促甲状腺激素过度刺激、地方性甲状腺肿疾病等有关。性别甲状腺腺瘤在女性的发病率为男性的5～6倍，提示发病可能与性别因素有关。遗传因素甲状腺腺瘤中可发现癌基因c-myc的表达，还可发现癌基因H-ras的活化突变和过度表达。高功能腺瘤中还可发现TSH-G蛋白腺嘌呤环化酶信号传导通路所涉及蛋白的突变。射线照射幼年时期头、颈、胸部曾经进行过X线照射治疗的人群，其甲状腺肿瘤的发病率也增高。促甲状腺激素过度刺激部分甲状腺腺瘤病人的血促甲状腺激素水平增高，可能与其发病有关。家族性肿瘤综合征甲状腺腺瘤可见于一些家族性肿瘤综合征中，包括Cowden病和Catney联合体病等。