随着炎症刺激和辐射等作用，以及正常人的生理复旧反应，甲状腺会产生不一样的生理性或病理性变化，通常表现为局部甲状腺纤维增生，或者局部有小的细微结节。这些结节由于过小，可能造成整个甲状腺的回声不均匀，病理上也有相应根据。例如桥本氏甲状腺病中原本正常的甲状腺细胞掺杂较多淋巴细胞，淋巴细胞的结构与之前的甲状腺正常腺泡结构不同。
有时结节性甲状腺肿的初期细胞增生，也与普通的甲状腺细胞略有不同。在疾病的早期阶段会出现甲状腺回声不均匀，意味着来自自身的不同细胞，虽然属于良性细胞，并没有伤害作用，但在超声上可以发现与之前的甲状腺完全不同。虽然没有形成结节，但可以在生化检查上发现，例如甲状腺功能性或者免疫指标上可以发现异常。
