横纹肌肉瘤起源于具有横纹肌分化倾向的原始间叶组织，由未分化的多潜能细胞发展而来，并未直接起源于横纹肌，所以在无横纹肌的部位 (如子宫、中耳、虹膜等) 均可发生。此病是儿童及青少年中较常见的软组织恶性肿瘤，在成人中少见，组织学上分为多形型、腺泡型、胚胎型和葡萄型。
横纹肌肉瘤需做血常规，肝、肾功能，尿液分析，骨髓穿刺等化验检查。头颈部病变要做脑脊液化验。儿童横纹肌肉瘤尚无特异性血浆或尿标记物。
免疫组织化学可利用针对骨骼肌以及生肌蛋白的抗体来显示肿瘤中横纹肌成分。antidesmin、多特异性肌动蛋白(multispecific actin)、肌红蛋白D(myoglobin D，MyoD)都是最敏感的标记物。vimentin、肌红蛋白、dystrophin、cytokeratin、肌酸激酶(creatine kinase)M和B、S100和神经特异性烯醇化酶用来做进一步的鉴别诊断之用。肌红蛋白D的表达在生肌前体转换为肌肉细胞中有重要意义，而在横纹肌肉瘤中这一过程是受到抑制的。
通过反转录聚合酶链反应(PCR)和荧光原位杂交技术，横纹肌肉瘤的诊断可达到分子遗传学水平，并对治疗有指导意义。在腺泡型横纹肌肉瘤中发现2、13q35-q14基因位点中断，而在胚胎型横纹肌肉瘤中发现11号染色体上有肿瘤生长抑制基因。
脱氧核糖核酸(DNA)含量(或称倍体)也具有一定的诊断价值。Shapiro研究表明胚胎型均为高倍体，腺泡型主要为近四倍体。37个无法手术切除的横纹肌 肉瘤，8个二倍体的患儿全部死亡，而12个高倍体肿瘤中的10人存活(P<0.0001)，但结果缺乏进一步证明。
因为上述生物学、免疫学和细胞学诊断方法在预后判断以及治疗上的重要指导作用，外科医生必须获得足够多的肿瘤送检，以确保诊断的正确。
1、X线检查
根据不同病变部位摄X线片以了解有无骨质破坏。头颈部应摄颅底片，上额窦片，眼眶断层摄片可显示肿瘤大小及骨质有无破坏。静脉肾盂造影可发现不规则充盈缺损，以及肿瘤压迫造成的肾盂积水及输尿管扩张现象，肢体及躯干部X线片可了解肿瘤内有无钙化，骨质有无破坏。胸部X线片应视为各型横纹肌肉瘤的常规检查。
2、超声波探测
显示肿瘤部位，大小及范围，CT能对各部位肿瘤精确定位，尤适于腹腔，盆腔，颅内及头颅部肿瘤。
3、CT检查
表现无特征性，横纹肌肉瘤表现结节状有分隔软组织肿块或呈膨胀性团块不均密度阴影，大部分病变密度低于肌肉，部分病例肿瘤病变有较高密度，厚度不均的环形密度影。
4、MRI检查
表现为T1加权像中等信号和T2加权像中等度增高的信号，信号程度不均，形态学上病灶可以边界清或不清，但与其他软组织肿瘤较难区别。
5、活体组织检查活体组织检查
针吸活检或切片取活组织冷冻切片检查，可帮助诊断。胚胎型横纹肌肉瘤要与淋巴肉瘤、Ewing氏肉瘤鉴别。 多形细胞型横纹肌肉瘤要与恶性纤维组织细胞瘤、多形性脂肪肉瘤鉴别。横纹肌肉瘤应与某些分化不良的圆形或梭形细胞肉瘤鉴别，包括神经母细胞瘤，神经上皮瘤，Ewing氏肉瘤，分化不良的血管肉瘤、滑膜肉瘤、恶性黑色素瘤，颗粒细胞肉瘤及恶性淋巴瘤等。