La punción-aspiración con aguja fina (PAAF) es una técnica muy útil en el diagnóstico de metástasis ganglionares, tanto si el origen tumoral es conocido como si no. La localización más frecuente de linfadenopatías metastásicas en las que se realiza PAAF es la cervical, siendo los tumores primarios más frecuentes el carcinoma papilar de tiroides, los carcinomas de vías aéreas y pulmón y el melanoma.Presentamos un caso de un varón de 70 años en el que el tumor primario, de origen desconocido, es poco frecuente. Mostró unos extendidos de células grandes poco cohesivas, de rasgos epitelioides, que llevó a la sugerencia diagnóstica de melanoma o carcinoma de células grandes, probablemente pulmonar. Gracias a la información clínica posterior de que sólo se localizó un nódulo sospechoso en lóbulo tiroideo izquierdo, se realizaron, en frotis desteñidos, las técnicas inmunohistoquímicas (IHQ)tiroglobulina y calcitonina, resultando negativa la primera y positiva la segunda, con el consecuente diagnóstico de metástasis de carcinoma medular de tiroides (CMT). Además este hallazgo fue simultáneo a la realización de PAAF con control ecográfico del nódulo tiroideo, con frotis de características citológicas similares los de la PAAF ganglionar. El diagnóstico se confirmó en la pieza de resección quirúrgica.Este caso ratifica la extremada utilidad de la PAAF en el diagnóstico de linfadenopatías metastásicas, además de demostrar la importancia de realizar técnicas IHQ en los frotis citológicos y de estar en estrecho contacto con los clínicos. Además es de destacar el hecho de tener en cuenta la posibilidad del CMT en las metástasis de localización cervical, ya que, aunque es un tumor poco frecuente, puede adoptar distintas morfologías que confunden con otros orígenes y en el que la IHQ puede resolver el diagnóstico.