大肠癌的诊断是通过对可能会发生肿瘤的可疑结肠区域进行采样来进行的，通常在结肠镜检查或乙状结肠镜检查期间进行检查，具体取决于病变的位置。通过组织样品的显微镜检查确认。

　　医学影像

　　大肠癌有时最初是在CT扫描中发现的。

　　转移的存在取决于胸部，腹部和骨盆的CT扫描。在某些情况下，可能会使用其他潜在的影像学检查，例如PET和MRI。后者通常用于直肠病变，以确定其局部分期并促进术前计划。

　　组织病理学

　　结直肠癌的各种组织病理学类型的相对发生率。绝大多数结直肠癌是腺癌。

　　大肠腺癌的显微照片，显示“脏坏死”。

　　肿瘤的组织病理学特征是通过对活检或手术组织的分析报告的。病理报告包含对肿瘤组织的微观特征的描述，包括肿瘤细胞和肿瘤如何侵入健康组织，以及最终肿瘤是否被完全切除。结肠癌最常见的形式是腺癌，占所有大肠癌病例的95％至98％。其他较罕见的类型包括淋巴瘤，腺鳞癌和鳞状细胞癌。已经发现某些亚型更具侵略性。免疫组织化学可用于不确定的情况。