本病强调早期诊断。对中年或中年以上的患者（尤其是家族中有癌症或有肠息肉者），凡近期出现原因不明的血便或排便习惯的改变，或原因不明的缺铁性贫血时，应该首先考虑到本病的可能，必须不失时机地进行各项检查。
（1）粪便检查。粪便隐血试验对本病的诊断虽无特异性，但方法简便易行，可作为普查筛选手段，或可提供早期诊断的线索。
（2）直肠指诊。我国下段直肠癌远比国外多见，占直肠癌的77.5%，因此绝大部分直肠癌可在直肠指诊时触及。
（3）乙状结肠镜检查。国内77.7% 的大肠癌发生在直肠和乙状结肠，常用的乙状结肠镜管长30cm，可直接发现肛管、直肠和乙状结肠中段以下的肿瘤。
（4）钡灌肠X 线检查。病变在乙状结肠上段或更高位置者，须进行X 线钡剂灌肠检查。普通钡灌肠X 线检查对较小的大肠癌容易漏诊，最好采用气钡双重造影，可提高放射学诊断的正确率，并显示癌肿的部位与范围。
（5）纤维结肠镜检查。可清晰地观察全部结肠，并可在直视下钳取可疑病变进行病理学检查，有利于早期及微小结肠癌的发现与癌的确诊，进一步提高了本病的诊断正确率，是大肠癌最重要的检查手段。
（6）血清癌胚抗原（CEA）测定。在大肠癌患者血清中，可以检测到癌胚抗原（CEA），这是一种糖蛋白，常出现于恶性肿瘤患者血清中，并非大肠癌的特异相关抗原，故血清CEA 测定对本病的诊断不具有特异性。但用放射免疫法检测CEA，作定量动态观察，对判断大肠癌的手术效果与监测术后复发有一定意义。如大肠癌经手术将肿瘤完全切除后，血清CEA 则逐渐下降；若复发，又可再度升高。
（7）其他检查。直肠内超声扫描可清晰显示直肠肿块范围、大小、深度及周围组织情况，并可分辨直肠壁各层的微细结构，检查方法简单，可迅速提供图像，对选择手术方式、术后随访有一定帮助。
CT 检查对了解肿瘤肠管外浸润程度以及有无淋巴结或肝脏转移有重要意义，对直肠癌复发的诊断较为准确。