本发明公开了一种用于鉴别甲状腺肿瘤良恶性的甲基化分子标志物。本发明提供了一种甲基化生物标志物,其核苷酸序列为CUX2基因中SEQ ID No.1‑4所示的DNA片段;包括的CpG位点选自SEQ ID No.1、SEQ ID No.2、SEQ ID No.3和SEQ ID No.4所示4个DNA片段中的任意一个或多个CpG位点;用于区分或辅助区分甲状腺良性肿瘤和甲状腺恶性肿瘤、甲状腺良性肿瘤和不同亚型/不同分期的甲状腺恶性肿瘤;区分或辅助区分甲状腺恶性肿瘤不同亚型/不同分期。本发明揭示了相较于甲状腺良性肿瘤,甲状腺癌患者组织中CUX2基因的低甲基化现象,本发明对提高甲状腺癌早期诊疗效果和降低甲状腺癌死亡率,以及指导制定合理的临床治疗方案均有重要的科学意义和临床应用价值。