Le rôle des procédures de diagnostic est inestimable dans les situations où un diagnostic sûr ne peut être établi sur la base de méthodes moins invasives (principalement radiologiques). Au cours d'une procédure de diagnostic, du matériel est prélevé sur un tissu macroscopiquement cancéreux pour être examiné au microscope. Ce matériel est ensuite envoyé au laboratoire de pathomorphologie pour une évaluation histopathologique, afin de confirmer ou d'exclure le diagnostic d'une tumeur maligne primaire ou de sa récurrence. Lors d'une intervention chirurgicale, le chirurgien peut parfois également examiner d'autres systèmes et organes (par exemple lors d'une chirurgie exploratoire abdominale) et évaluer le stade de la maladie pour mettre en œuvre le traitement le plus efficace.