Tyreoglobulina to białko produkowane przez komórki pęcherzykowe tarczycy, będące prekursorem hormonów tarczycowych. Oznaczenie poziomu tyreoglobuliny w surowicy krwi ma szczególne znaczenie jako marker nowotworowy u pacjentów po leczeniu raka tarczycy zróżnicowanego (brodawkowatego i pęcherzykowego). Po całkowitym usunięciu tarczycy i zniszczeniu resztek jodem radioaktywnym, poziom tyreoglobuliny powinien być bardzo niski lub niewykrywalny. Wzrost jej stężenia świadczy o obecności tkanki nowotworowej lub wznowie choroby. Oznaczenie tyreoglobuliny wykonuje się także w monitorowaniu skuteczności leczenia i w wykrywaniu przerzutów. Interpretacja wyniku wymaga równoczesnego oznaczenia przeciwciał antytyreoglobulinowych, które mogą fałszować wynik. Wartość diagnostyczna tyreoglobuliny jest ograniczona u osób z nienaruszoną tarczycą, ponieważ jej poziom może być podwyższony w innych chorobach tarczycy (np. w zapaleniach, wole guzkowym). Badanie to jest niezbędne w długoterminowej opiece nad pacjentami po leczeniu raka tarczycy.