Bolesność zabiegu jest porównywalna z iniekcją. Powikłania biopsji tarczycy są rzadkie i dotyczą wystąpienia miejscowego krwawienia, ustępującego zwykle pod wpływem ucisku, krótkotrwałego obrzęku, omdlenia (u pacjentów szczególnie wrażliwych na ukłucie), porażenia nerwu krtaniowego wstecznego (przemijająca chrypka, ustępująca w czasie do 3-4 miesięcy – ryzyko <0,05%), zakażenia (bardzo rzadkie nawet u chorych z niedoborem odporności). Ryzyko krwawienia jest większe u osób przyjmujących leki przeciwkrzepliwe, dlatego pacjenci proszeni są o poinformowanie o tym fakcie. Ryzyko zakażenia istotnie wzrasta u osób z ropnymi zmianami skóry szyi (w okolicy poddawanej biopsji). Ryzyko wszczepienia komórek nowotworowych do kanału wkłucia igły podczas biopsji cienkoigłowej tarczycy jest bliskie zera.