甲状腺球蛋白（TG）是由甲状腺滤泡上皮分泌，主要储存在甲状腺滤泡腔，是甲状腺激素合成的场地。在正常情况下有很少量的甲状腺球蛋白释放入血，甲状腺球蛋白正常值＜40微克/升。甲状腺全切除的病人的甲状腺球蛋白常常＜5微克/升。在测定甲状腺球蛋白的同时，应检测血液中是否有甲状腺球蛋白抗体（TGA）的存在。因为甲状腺结合球蛋白可以影响血清甲状腺球蛋白的测定。甲状腺球蛋白常被临床用来作为监测甲状腺分化癌（甲状腺乳头状癌和甲状腺滤泡癌）手术后肿瘤复发的指标。甲状腺乳头状癌和滤泡癌经甲状腺全切除后，甲状腺球蛋白应＜10微克/升。若＞10微克/升，表示有转移灶存在。文献报道用甲状腺球蛋白水平诊断甲状腺分化癌有否转移，其敏感性为100％。特异性为80％以上。甲状腺癌病人术后用甲状腺激素替代治疗，抑制促甲状腺激素水平，提高甲状腺球蛋白对转移灶的准确性，服用L型甲状腺素治疗的病人其甲状腺球蛋白诊断甲状腺癌转移灶的正确率为97.5％，停服L型甲状腺素的病人，不能有效地抑制促甲状腺激素水平，其甲状腺球蛋白诊断癌转移灶的正确率降为84％。

值得提醒的是很多甲状腺疾病（如甲亢、毒性结节性甲状腺肿、亚急怀甲状腺炎和慢性淋巴细胞性甲状腺炎）也可表现甲状腺球蛋白升高。所以血清甲状腺球蛋白测定绝对值对甲状腺癌的鉴别诊断并没有太大的意义，而手术前后甲状腺球蛋白的变化对甲状腺癌手术后的随诊是有意义的，成功的甲状腺全切除使病人术手血清甲状腺球蛋白降到几乎测不到的水平，在术后随访中如果血清甲状腺球蛋白水平再次升高，则提示有转移灶的发生。通过甲状腺球蛋白的测定，可以减少随访过程中不必在的131碘全身扫描。