Antecedentes: El angiosarcoma primario de mama constituye un tumor infrecuente que se desarrolla de forma predominante en mujeres en la tercera y cuarta décadas de la vida. Los nódulos tiroideos incidentales son aquellos que se objetivan en pruebas de imagen realizadas por otra causa y se observan en menos de un 10% con la tomografía por emisión de positrones (PET). Objetivo: Presentar el caso excepcional de una paciente con angiosarcoma primario de mama y un carcinoma papilar de tiroides sincrónicos. Caso clínico: Mujer de 34 años con angiosarcoma primario en la mama derecha sometida a mastectomía simple. En el estudio de extensión se halló un incidentaloma tiroideo derecho compatible con carcinoma papilar que requirió tiroidectomía total y linfadenectomía del compartimento central cervical en un segundo tiempo. Comentarlo: Los angiosarcomas primarios suponen menos del 0,05% de todos los tumores primarios malignos de la mama. El diagnóstico definitivo de estos tumores viene definido por el estudio anatomopatológico, que establece tres grados: alto, bajo e intermedio, los cuales se relacionan de forma directa con la supervivencia. La prevalencia de los incidentalomas malignos tiroideos objetivados por PET varía del 14-30,9%, según diferentes estudios. La planificación del tratamiento quirúrgico de las neoplasias incidentales tiroideas en pacientes con otro tumor primario debe analizarse de forma individualizada, según la supervivencia esperada del tumor primario.