Очаговые образования в щитовидной железе являются частой находкой при ультразвуковых исследованиях. У пациентки при профилактическом обследовании выявлено очаговое образование в щитовидной железе. Ультразвуковые характеристики образования соответствовали пятой категории по классификации TI-RADS, что требовало дообследования — тонкоигольной аспирационной пункционной биопсии с анализом цитологического материала. Выполненное контрольное ультразвуковое исследование показало изменчивость ультразвуковой картины, что позволило предположить экстраорганный генез выявленного образования в щитовидной железе и его связь с шейным отделом пищевода. Рентгенологическое исследование с искусственным контрастированием позволило подтвердить наличие бокового дивертикула Киллиана–Джеймисона глоточно-пищеводного перехода, имитировавшего патологию щитовидной железы. Правильный методический подход к проведению ультразвукового исследования позволил отвергнуть первоначальный диагноз, избежать выполнения инвазивной диагностической процедуры, заподозрить наличие дивертикула, а последующее рентгенологическое исследование подтвердило диагноз.