組織病理學檢查，準確的病理診斷對判定患者的預後及正確處理很重要。典型的子宮平滑肌肉瘤不難診斷。如腫瘤多呈瀰漫性生長，無包膜，與周圍組織無明顯界限，切面灰黃或魚肉樣，軟脆。鏡檢核分裂象每10個高倍視野下達10個或10個以上，細胞有明顯的異型性和凝固性壞死。
1.陰道彩色多普勒超聲檢查 腫瘤組織受到血管內皮生長因子的作用，新生血管主要為內皮細胞，缺乏平滑肌，其血流阻力下降，在多普勒超聲上表現出高舒張血流和低阻抗。Kurjak等(1995)採用陰道彩色多普勒超聲鑑別診斷子宮肉瘤和子宮肌瘤。B超顯示所有子宮肉瘤均有子宮形態不規則，子宮肌層回聲有改變，有肉樣團塊侵入肌壁。多普勒檢查所有子宮肉瘤都表現子宮動脈充盈，並在腫瘤周圍和(或)中央區有新生血管形成，而子宮肌瘤僅有66%可見血管形成。子宮肉瘤肌壁血管的平均阻抗指數為0.37+/-0.03，子宮肌瘤為0.54+/-0.08。兩者相比有明顯統計學差別，作者提出以阻抗指數小於等於0.40為標準預測子宮肉瘤，其敏感性為90.91%，特異性為99.82%，用本法檢查有可能區別子宮肉瘤與子宮良性病變。
2.診斷性刮宮 診斷性刮宮是早期診斷子宮肉瘤的方法之一，刮宮對子宮內膜間質肉瘤及惡性米勒管混合瘤有較大價值，對子宮平滑肌肉瘤的診斷價值較小，因為子宮平滑肌肉瘤病灶多位於肌壁間，診刮很難刮出肉瘤組織。協和醫院報道，診刮陽性率為17%，北京大學報道為42.9%，因此，診刮為陰性，亦不能排除診斷肉瘤的可能。
