根据病史和体格检查做出恶性肿瘤的疑似诊断，确诊需要经过活检和组织病理学检查。 有时，恶性肿瘤第一个信号是异常的实验室检查结果（如结肠癌所致的贫血）。
详尽的病史和体格检查或许会意外发现早期恶性肿瘤。
（参见癌症概述。）
癌症诊断中的病史
医生必须了解诱发因素，并必须专门询问家族癌症史、环境暴露史（包括吸烟史）以及既往或当前疾病史（例如，自身免疫性疾病、既往免疫抑制治疗、乙型或丙型肝炎病毒感染、HIV感染、异常的巴氏涂片检查结果、人乳头瘤病毒感染）。
提示隐匿性癌症的症状包括
乏力
体重减轻
发热
盗汗
咳嗽
咯血
呕血
便血
大便习惯改变
持续性疼痛
其他症状取决于癌症的部位（如喉癌的声音嘶哑或子宫癌的阴道异常出血）。
癌症诊断中的体格检查
应当特别注意检查皮肤、淋巴结、肺、乳腺、腹部和睾丸。前列腺、直肠和阴道检查也非常重要。这些结果有助于指导进一步检查，包括X线和活检。
癌症诊断检测
辅助检查包括影像学检查、生物标志物和活组织检查；对于病史、体格检查或实验室检查结果有提示性意义的患者，可选择进行其中一项或多项检查。
影像学检查包括X线平片、超声检查、CT、正电子发射断层扫描（PET）和MRI检查。这些检查有助于判断异常情况，明确肿块的性质（实质性或囊性）、病灶大小以及与周围结构的关系。对于进行外科手术或活检，这些都是非常重要的。
对于有特定癌症提示性发现的患者，生物标志物可提供支持性证据（参见肿瘤免疫诊断）。除高危患者外，大多数生物标志物的测量并不作为常规筛查测试。实用的例子包括：
一些生物标记物在监测治疗疗效方面更有价值，而不是发现肿瘤。
当怀疑是癌症时，几乎总是需要组织活检来确认诊断和组织来源。活检部位的选择通常是根据可操作性和侵袭程度而决定的。如果存在肿大的淋巴结，细针或空心针穿刺活检可明确癌的类型。推荐进行粗针穿刺活检或淋巴结切除来诊断淋巴瘤，因为保留淋巴结结构对于准确的组织学诊断很重要。有时需要开放性活检。活检的其他途径包括支气管镜或纵隔镜用于纵隔或中央型肺肿瘤、经皮肝穿刺活检用于肝脏病灶以及CT或超声引导下的肺或软组织肿块活检。
分级是判断癌症侵袭性的组织学指标，可提供重要的预后信息。通过检查组织标本而确定。分级基于癌细胞的形态学特征，包括细胞核、细胞质和核仁的形态；有丝分裂频率；以及坏死范围。许多癌症都已制定了分级标准。
分子学检测如染色体分析、荧光原位杂交（FISH）、PCR和细胞表面抗原检测（如淋巴瘤、白血病、肺癌和消化道肿瘤）有助于明确转移性肿瘤的原发病灶，尤其是原发不明的恶性肿瘤，也有助于治疗方法的选择。
癌症诊断分期
一旦组织学诊断明确，分期（即明确疾病的程度）有助于治疗决策并影响预后。临床分期采用的资料包括病史、体格检查、影像学检查、实验室检查以及骨髓、淋巴结或其他疑似部位的活检等。特定肿瘤的分期详见器官相关讨论。
影像学检查
影像学检查，尤其是CT、PET和MRI等，可发现脑、肺或腹部的转移灶，包括肾上腺、腹膜后淋巴结、肝和脾。 MRI（用钆造影剂）是诊断和评估原发和转移性脑肿瘤的首选方法。 PET扫描正越来越多地用于判断可疑淋巴结、肺结节或其他肿块的代谢活性。PET/CT融合扫描具有诊断价值，尤其适用于肺癌、头颈部癌、乳腺癌和淋巴瘤。
超声检查可用于乳腺、卵巢、眼眶、甲状腺、心脏、心包、肝脏、胰腺、肾脏、睾丸和腹膜后肿块的检查。它可能有助于引导经皮穿刺活检，鉴别液性囊肿和实质性肿块。
核素扫描可发现多种类型的转移灶 (如甲状腺癌)。骨扫描可早于X线平片发现骨骼异常生长（即成骨细胞活性）。 因此骨扫描无助于单纯溶骨性肿瘤（如多发性骨髓瘤）的诊断，这些疾病首选常规的骨X线检查。
实验室检查
血清生化和酶学检测有助于分期。 肝酶（碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、丙氨酸氨基转移酶）水平升高和胆红素水平升高提示肝转移。 血清碱性磷酸酶和钙升高可能是骨转移的第一个依据。血尿素氮或肌酐水平升高可能提示肾脏、集合系统或膀胱存在肿瘤累及。 尿酸水平升高常见于高增殖性肿瘤以及骨髓增殖和淋巴组织增生性疾病。 然而，大多数尿酸水平升高的人没有患癌症。
创伤性检查
纵隔镜检查在非小细胞肺癌的分期中非常重要。 当发现纵隔淋巴结受累时，患者可能受益于术前化疗和/或放疗。
骨髓穿刺和活检在检测白血病、淋巴瘤和浆细胞骨髓瘤（多发性骨髓瘤）的累及和小细胞肺癌、乳腺癌和前列腺癌的转移方面具有较大作用。对于不明原因的血液学异常（如贫血、血小板减少和全血细胞减少）的患者，骨髓活检可能有帮助。
前哨区域淋巴结活检是许多癌症评估的一部分，如乳腺癌、甲状腺癌、胃癌、肺癌、结肠癌和黑色素瘤。前哨淋巴结活检（通过摄取注射到癌灶的造影剂或放射性核素确定）可获得这些癌症患者少量但明确的淋巴结标本。
