Die Schilddrüse besteht hauptsächlich aus Drüsengewebe. Sie liegt an der Vorderseite des Halses, knapp über dem so genannten Grübchen. Sie ist schmetterlingsförmig aus zwei Seitenlappen aufgebaut, welche links und rechts an der Luftröhre anliegen. Diese beiden Seitenlappen sind durch einen Verbindungssteg (Isthmus) verbunden, welcher direkt über der Luftröhre verläuft. Die Schilddrüse wird von einer hauchdünnen Bindegewebsschicht eingescheidet, die ihr beim Schluckakt die charakteristische Verschieblichkeit ermöglicht.
Das normale Volumen der Schilddrüse beträgt bei Frauen etwa 10 – 15 ml (oberste Grenze: 18 ml) und bei Männern ca. 15 – 20 ml (oberste Grenze: 25 ml) und hat ein Gewicht von 20 – 30 Gramm. Wird dieses Volumen überschritten, spricht man von einer Struma (dieser Begriff bedeutet nichts anders als Schilddrüsenvergrößerung und sagt noch nichts über den Schweregrad der Vergrößerung aus).
Es können sowohl eine diffuse Vergrößerung (Struma diffusa) oder eine knotige Vergrößerung (Struma nodosa; sog. „Kropf“) vorliegen.
Die Schilddrüse besitzt wie alle endokrinen Organe eine außerordentlich gute Blutversorgung über die obere und untere Schilddrüsenarterie (Aa. thyreoideae inferiores und superiores). Pro Gramm Gewebe ist die Durchblutung 50fach höher als im Gesamtorganismus. Ein weit ausgedehntes Lymphgefäßsystem drainiert die Schilddrüse oberflächlich in Lymphknoten entlang der Luftröhre bis in das vordere Mediastinum. Der seitliche und tiefer gerichtete Abstrom erfolgt über Lymphknotenstationen, die der tiefen Halsvene (Vena jugularis interna) folgen. Diese anatomischen Zusammenhänge sind vor allem in der Behandlung bösartiger Schilddrüsenprozesse bedeutsam.
Die für die reguläre Stimmbandfunktion verantwortlichen Nerven, die Nervi laryngici inferiores (Recurrens-Nerven) sind auf beiden Seiten Abspaltungen des Nervus vagus, umschlingen bei ihrem rückwärtsgerichteten Aufstieg links den Aortenbogen und rechts den Truncus brachiocephalicus, um dann parallel zur Luftröhre verlaufend, an der Hinterfläche der Schilddrüse vorbeizuziehen. Wegen der besonderen Verletzbarkeit dieser sehr feinen Nerven mit nachfolgend unter Umständen erheblicher Beeinträchtigung der Stimme ist die Kenntnis der Lage und Verlaufsrichtung für den Operateur von großer Bedeutung.
Die Schilddrüse ist in der Regel von vier Nebenschilddrüsen umgeben. Diese kleinen, auch Epithelkörperchen genannten, reiskorngroßen Organe produzieren Parathormon, einen Wirkstoff der den Kalziumspiegel im Blut reguliert. Die Nebenschilddrüsen sind in ihrer Lokalisation sehr variabel, liegen jedoch im Regelfall der Schilddrüsen-Hinterfläche an. Ihr Auffinden kann unter Umständen erhebliche Schwierigkeiten bereiten.