血液檢查和大腸直腸的組織檢查，是最常用來偵測和診斷大腸直腸癌的方法，醫師可能採取的檢查如下：

直腸指檢：
是偵測癌症的一種檢查方法。醫師戴上潤滑過的手套，將手指伸入直腸，藉由觸摸直腸壁，並以醫師的經驗感覺是否有不正常的腫塊。

直腸乙狀大腸鏡：
醫師透過一條可彎曲、有光線的管子，看到直腸內部及大腸下段，可移除瘜肉和腸內不正常組織，若醫師在檢過程中發現不正常的瘜肉或組織，可取一些作進一步的檢查。

糞便潛血檢查：
大腸直腸癌有時會造成出血，且無法用肉眼看出，取一些糞便，由專業儀器檢查糞便中血液的反應是否有異狀，以早期發現，降低大腸直腸癌的死亡率。然而不是癌症也有可能造成出血，所以即使便中帶血，也不表示一定罹患癌症，需詳細檢驗才可確定。

下腸胃道檢查或鋇劑灌腸攝影：
是一系列大腸和直腸的X光攝影檢查，將含有鋇劑的灰白色顯影劑，用灌腸的方式由肛門注入直腸中，在X光照射下，可顯現出腸內的情況，幫助醫師診斷癌症或其它異常的區域。

大腸鏡：
是透過一條可彎曲、有光線的管子檢查直腸和整段大腸，若醫師在檢查過程中，發現不正常的瘜肉或組織，可取一些作進一步的檢查。

CEA：
是癌症胚胎抗原蛋白的檢查，在大腸直腸癌患者的血液中，其含量會比一般人高。

切片檢查：
唯一能較精確確定診斷大腸直腸癌的方法，在病灶上取少許組織，放在顯微鏡下觀察是否有癌細胞，經外科醫師開刀獲得組織的方式，稱為剖腹探查。

如確定為大腸直腸癌，醫師還會作一些檢查，以確定癌細胞是否擴散，作為分期依據，藉以找出最好的治療計劃，以下的測試和過程可以協助醫師確定腫瘤的狀況。

核磁共振攝影(MRI)：
以一個強力磁場配合電腦，呈現體內影像之檢查，提供較準確精密的診斷。

電腦斷層攝影(CT SCAN)：
將Ｘ光檢查與電腦結合，取得體內一系列影像的檢查。電腦斷層攝影可提供腫瘤的正確位置、周圍器官的相互關係、有無淋巴結轉移、且不受氣體影響，幾乎沒有死角，可作為極佳的診斷參考，幫助治療方式的選擇。但電腦斷層攝影受到儀器角度的限制，只能做橫切面，以及檢查時病人呼吸的影響，所以有時電腦斷層攝影反而照不出小型癌。

超音波(ULTRASONOGRAPHY)：
超音波檢查，是一種利用高頻率聲波的檢查，將此聲波對準人體，接收反射回來的過程所形成的圖片影像，健康的組織、充滿體液的囊泡及惡性腫瘤會形成不同的影像。較不具侵襲性、花費較低、安全性佳，所以常被列入第一線檢查，超音波檢查的準確性常會被幾項因素影響：