一般在临床上应对大便出血的病人予以高度警惕，不要轻率地诊断为“痢疾”、“内痔”等，必须进一步检查以排除癌肿的可能性。对直肠癌的早期诊断，必须重视直肠指检、直肠镜或乙状结肠镜等检查方法的应用。通过镜检可获得病理诊断。
一、病理学检查
直肠癌确诊的主要依据。由于直肠癌手术常涉及改道问题，影响患者生存质量，为避免误诊误治，术前或术中一定要取得病理学检查的结果，以指导治疗。绝对不要轻易挖除肛门。
二、直肠镜检
可窥见肿瘤大小形状部位并可直接取组织作病检。
三、直肠指检
是诊断直肠癌的必要检查步骤，约70%-79%的直肠癌患者于就诊时，可通过直肠指检被发现可触及质硬凹凸不平包块;晚期可触及肠腔狭窄包块固定指套见含粪的污浊脓血。
四、气钡灌肠对比造影
有助于了解和排除大肠的多发癌灶，直肠癌的影像表现为：①结节状充盈缺损，多在直肠的内侧壁，圆形光滑或轻度分叶，局部肠壁僵硬，凹入。②菜花状肿块，较大，表面不平，分叶明显，其底宽，肠壁僵硬。③不规则的环状狭窄，管壁僵硬，黏膜中断，分界截然。④不规则的腔内龛影，三角形、长条形等，较浅，周围环堤宽窄不均。⑤完全性肠梗阻，或肠套叠征象，阻塞近段有时难以显示。应该注意的是，钡灌肠的X线检查有时无法显示直肠病变，易让人们产生无病变的错觉。
五、癌胚抗原测定
癌胚抗原(CEA)测定已普遍开展，一般认为对评价治疗效果和预后有价值，连续测定血清CEA可用于观察手术或化学治疗效果。手术或化学治疗后CEA明显降低，表示治疗效果良好。如手术不彻底或化学治疗无效，血清CEA常维持在高水平。如手术后CEA下降至正常复又升高，常提示肿瘤复发。
六、B超检查
如何诊断直肠癌?对发现直肠肿瘤的病例，可进一步作直肠腔内B超。这是一项近年发展起来的无创检查，其优点是可判断直肠癌的浸润深度及范围，同时对淋巴结是否有转移也有一定价值。肝脏B超尤为重要，以防直肠癌肝转移的漏诊。