1.大便潜血检查 此种方法简单易行，可作为大肠癌普查初筛方法和诊断的辅助检查，临床上已有化学方法、免疫学方法以及单克隆抗体技术等多种检测大便潜血的方法，由于大肠癌特别是早期癌出血往往是间断性的，而且各种方法存在的假阴性结果，应连续3次检查为宜。对可疑患者进一步做纤维结肠镜等检查。
2.癌胚抗原-CEA 血清癌胚抗原(carcinoembryonic antigen-CEA)测定：最初1965年Gold自人结肠癌与胰腺组织中提取到细胞膜糖蛋白，并发现也存在于内胚层衍生的消化道腺癌及2～6个月胚胎肝、肠及胰腺组织中，故而命名为CEA。CEA对大肠癌诊断的敏感性及特异性不理想，除大肠癌以外，胚胎性肿瘤、乳腺癌、肺癌等一些非肠道肿瘤以及某些非肿瘤性疾病可有血清CEA水平的增高。大量临床资料表明，血清CEA水平与病变范围呈正相关的关系。有一定的假阳性及假阴性，不适合作为普查及早期诊断，而对估计预后，监测疗效及复发有一定帮助。术前CEA可预测预后，CEA升高者复发率高，预后较正常CEA者为差。术前增高者术后复发率为50%，CEA正常者为25%。术前CEA增高者，根治术后应在6周内或1～4个月内恢复正常，仍持高不下者可能仍残留肿瘤或预示复发。动态观察常提示临床前的复发或残留，有认为在表现复发症状前10周～13个月，CEA已升高，故根治术后对CEA值增高者要严密检查与追踪随访，必要时有主张做第二次手术探查。CEA水平升高的患者，如果经治疗后CEA水平下降表示效果良好，反之如CEA水平不下降或继续升高则效果不佳。
3.其他血清相关抗原检查 血清CA19-9、CA242及CA50检测已应用于大肠癌检查，其检测敏感性及特异性在大肠癌临床应用方面并不优于CEA指标。
1.内镜检查 包括直肠镜、乙状结肠镜及纤维结肠镜检查。
(1)直肠镜检查：直肠全长15cm，15cm以内直肠段尤其是直肠下段，往往很难在钡灌肠下发现，故对指诊发现直肠段病变做肠镜检查极为重要，并可进行活检做病理学检查，确定肿瘤的类型。直肠镜检查最为方便，无需肠道准备，可以观察肿瘤位置，侵犯范围，瘤缘与肛缘的距离，对于直肠下段癌，需病理确诊后方可实施腹会阴联合根治术。
(2)结肠镜：乙状结肠镜可检查距肛缘25cm以内的全部直肠及部分乙状结肠，仅需清洁下段大肠，可发现60%～70%以上的大肠癌患者。对于距肛缘25cm以上的结肠癌，目前纤维结肠镜是最可靠的检查方法，但需要肠道准备，医生操作熟练。内镜检查可直接观察到病变同时采取活体组织做病理诊断。取活检时需注意取材部位，做多点取材。如果活检阴性临床考虑为肿瘤患者，应重复取材以免漏诊。漏诊有时比未做检查结果更为严重。就目前水平而言，纤维结肠镜仍然是诊断大肠癌最有效、最安全、最可靠的检查方法。直肠腔内超声内镜检查可了解肿瘤侵犯深度以及侵犯周围组织情况，并可以发现盆腔有无淋巴结转移，对于直肠下段癌选择保肛手术提供依据。三维直肠超声内镜检查不但提高了二维腔内超声的准确率，而且对于梗阻的病人可以了解肿瘤的侵犯情况。
2.影像学检查 影像学检查的目的除发现肠腔内病变外尚可检测浸润与转移，浸润深度的估计极为重要。目前常用的影像学检查方法有X线钡餐灌肠检查、CT、MRI、直肠腔内B超(IUS)。
(1)X线检查：X线检查是诊断大肠癌最常用而有效的方法。目前结肠双重对比造影是诊断大肠癌的首选方法，它能够提供大肠癌病变部位、大小、形态及类型。大肠癌的钡灌肠表现与癌的大体形态有关，主要表现为病变区结肠袋消失、充盈缺损、肠腔狭窄、黏膜紊乱及破坏、溃疡形成、肠壁僵硬、病变多局限，与正常部分分界清楚。隆起型多见于盲肠，主要表现为充盈缺损及软组织肿块，呈分叶状或菜花状表面不规则。溃疡型表现为不规则充盈缺损及腔内龛影，周围黏膜皱襞紊乱，不规则破坏。浸润型癌最多见于左侧结肠，肠管呈向心性或偏心性狭窄，肠壁增厚。由于肿瘤生长不平衡，狭窄而高低不平。病变与肠管分界清楚。
(2)计算机断层扫描成像(CT)：对结肠腔内形态变化的观察，一般气钡灌肠检查优于CT，然CT有助于了解癌肿侵犯程度，CT可观察到肠壁的局限增厚、突出，但有时较早期者难鉴别良性与恶性，CT最大优势在于显示邻近组织受累情况、淋巴结或远处脏器有无转移，因此有助于临床分期。大肠癌CT表现为局部肠壁增厚，呈现肿块向腔内生长，或呈环状、半环状肠壁增厚。肿瘤外侵时肠壁外缘不规则，与周围脏器间脂肪层消失，提示癌肿已浸润邻近器官。直肠癌可侵犯前列腺、精囊、阴道或膀胱，坐骨直肠窝及骶前或骶骨。CT对于术前了解肝内有无转移、腹主动脉旁淋巴结是否肿大等指导术前选择合理的治疗方案提供较可靠的依据。
(3)MRI(磁共振)检查：MRI具有较高的对比分辨率，清楚显示盆内软组织结构和脏器毗邻关系，对直肠癌术前分期，指导手术方案选择有一定作用。与CT检查一样，也可用于发现肝脏转移及腹主动脉旁有无淋巴结转移，但鉴别淋巴转移有一定困难。
(4)B型超声波检查：结肠癌声像图特征是内含强回声核心的低回声肿块，低回声代表肿块，强回声代表肠腔。“假肾征”是结肠癌的典型超声波表现。直肠腔内超声可以判断肿瘤的浸润深度、周围淋巴结有无转移，其效果明显优于CT及MRI，对于低位早期直肠癌选择肛门手术患者可以行腔内超声检查，严格筛选适合病例。
3.核素检查 核素用于大肠癌的诊断包括：
(1)血清学测定肿瘤相关物如CEA、AFP、CA-50、CA-119等。
(2)做体内定位的核素诊断，从某特定核素物质集聚状况以判断原发或转移肿瘤部位、大小等，常用的有67Ga-柠檬酸盐，74～185MBq(2～5mci，74～165mEq，静脉注射)，24～96h后，以γ照相机或ECT进行病灶部位摄像断层显像(ECT)，癌肿部位有放射性积聚，但在骨、肝脏、大关节周围正常区域亦可积聚67Ga而呈假阳性表现。131Ⅰ也常以标记CEA注入体内以检测病变部位。
4.细胞及组织学诊断 大肠癌脱落细胞学检查方法包括直肠冲洗，肠镜直视下刷取，线网气囊擦取以及病灶处指检涂片法，如发现恶性细胞则有诊断意义，但不足以做最终诊断，最终诊断仍以组织病理学为准。
5.新观点、新概念 随着肿瘤分子遗传学的研究，体外基因扩增技术聚合酶链式反应(PCR)的发展与应用，为肿瘤基因诊断提供了可能，目前已开展的有以聚合酶链式反应——限止片段长度多态分析(PCR—RFLP)方法，可检测到单分子DNA或每10万个细胞中仅含1个靶DNA分子的样品。
(1)测定大肠癌及癌旁组织ki-Ras基因的突变率有助于了解肿瘤恶性程度，为预测其预后提供参考。Ras基因存在不少人类肿瘤，为一潜在的肿瘤标志。单个点突变可使Ras基因变成癌基因。干月波等在我国35例大肠癌中检得第12位密码子突变者11例(31.4%)，61位突变者1例(2.9%)，1例仅癌旁组织12位密码子突变，而未发现西方结直肠癌中较为常见的第13位密码子Gly→Asp突变。
(2)粪便中检测突变ki-Ras基因，Vgeolekin等对24例可疑大肠癌大便检查，9例存在RaS基因，8例有突变，该检测方法可用于高度可疑而一般方法未能发现的人群的监测，对早期发现结直肠癌具有实际应用前景。