早期X線片可無陽性發現，隨著病情的發展，承重區出現骨小梁紊亂，中斷，後期出現囊性改變和股骨頭軟骨下的夾層硬化。隨著病變的發展和修復的障礙，病變區出現線狀的半透明區域，周圍是硬化的骨質，表現為新月形的徵象。X線檢查可以確定病變範圍，排除骨的其他病變，具有簡單、方便、經濟、應用廣泛等優點，目前仍作為股骨頭壞死的基本檢查方法。
另外，在股骨頭壞死的早期階段，CT片可顯示正常。CT掃描在判斷股骨頭內的骨結構變化方面優於MRI，對明確診斷股骨頭壞死後預測塌陷有重要意義，所以CT檢查也是常用的。早期：股骨頭承重面的骨小梁紊亂，部分吸收，雜有增厚和融合，囊性吸收，部分硬化。ct可顯示新月徵為三層結構：中心為死骨，周圍為半透明的骨吸收帶，最外側為新生的骨硬化骨。晚期：股骨頭塌陷變形，中心有大片低密度區，關節軟骨下有殼狀骨折碎片，髖臼盂突出的唇化，可能有關節變形。
MRI可以早期發現骨壞死病灶，可以在X線和CT片發現異常之前做出診斷。股骨頭壞死的MRI有多樣化的信號變化，反映了病變組織在不同層次的代謝水平。t2加權圖像顯示高信號的病理特徵是骨和骨髓壞死引起的修復反應，以骨髓水腫、局部充血、滲出等急性炎症性病理變化為主要特徵。T1加權圖像多為低信號。T2加權圖像顯示混合信號，高信號提示炎症充血、水腫，低信號的 T1加權圖像為月牙形的明確的不均勻信號。如果T2加權圖像顯示中等稍高信號，周圍是不均勻的稍低信號，則顯示典型的雙線徵，其位置與CT的條紋狀骨硬化基本一致。
放射性核素骨掃描（ECT）也是一種可以達到早期診斷的檢查。
