1.直腸指檢
是診斷直腸癌的必要檢查步驟。約80%的直腸癌患者就診時可通過直腸指檢被發現。可觸及質硬、凹凸不平腫塊;晚期可觸及腸腔狹窄，腫塊固定。指套見含糞的汙濁膿血。
2.直腸鏡檢
直腸指檢後應再作直腸鏡檢查，在直視下協助診斷，觀察腫塊的形態、上下緣以及距肛門緣的距離，並採取腫塊組織作病理切片檢查，以確定腫塊性質及其分化程度。位於直腸中、上段癌腫，手指無法觸到，採用乙狀結腸鏡檢是一種較好的方法。
3.鋇劑灌腸、纖維結腸鏡檢
對直腸癌的診斷幫助不大，故不列為常規檢查，僅為排除結腸直腸多發性腫瘤時應用。
4.盆腔磁共振檢查(MRI)
瞭解腫瘤的部位，以及與周圍鄰近結構的關係，有助於術前臨床準確的分期，制定合理的綜合治療的策略，例如：先手術還是先放療?
5.腹盆腔CT
可瞭解腫瘤的部位、與鄰近結構的關係、直腸周圍及腹盆腔其他部位有無轉移。對直腸癌的分期很重要。
6.胸部CT或胸部X線檢查
瞭解肺部、胸膜、縱隔淋巴結等有無轉移。
