一般情况下根据临床资料作出肾肿瘤的诊断并不困难，但假阳性和假阴性的诊断也时有发生。全面仔细地进行分析是准确诊断的基础。
在鉴别诊断方面还需要与肾囊肿、肾错构瘤、肾脏淋巴瘤及肾脏黄色肉芽肿等疾病鉴别。一般只要想到这些疾病，借助于症状和影像学检查鉴别不难。如确实不能鉴别，那么手术也是必要的。当评价一个具有血尿、腰痛或腹部包块的病人时应询问有无体重下降、发热等全身症状。
肉眼全程血尿伴有条状血块时提示出血发生在上尿路。体检时应注意有无高血压和锁骨上淋巴结病变。右侧精索静脉曲张平卧不消失提示腔静脉瘤栓之可能。标准的实验室检查应包括全血细胞数、凝血功能检测及血清生化学检查。在有血清碱性磷酸酶升高或有骨痛症状时需做骨扫描检查。
肾肿瘤的术前诊断有赖于影像学检查的结果，能够提供最直接的诊断依据。同时影像学诊断技术还能够在大多数情况下作出准确的肿瘤分期，这对以后治疗方法的选择是至关重要的。通常情况下影像学检查从日超开始，静脉肾盂造影的诊断价值比较小。
CT扫描是了解肿瘤的位置、范围、性质和有无转移的最好方法，因此成为目前最可靠的诊断肾肿瘤的工具。较小的肿瘤一般不必做有关腔静脉的检查。如果病人有较大的右侧肿瘤时应作腔镜造影影或核磁共振检查，现在更常用MRI来了解肿瘤是否累及腔静脉及进行鉴别诊断。有血尿时应做膀胱镜检查。肾动脉造影对肾肿瘤的诊断有一定的作用，尤其是可同时进行选择性或超选择性的肾动脉栓塞，有利于以后手术的进行。
具体的方法介绍
1）KUB：观察肾脏的位置、大小、轮廓及肿瘤区域有无钙化。一般肾癌常可引起肾脏轮廓的改变，肾盂癌很少引起肾脏轮廓的变化。
2）IVU：重点了解肾集合系统受肿瘤压迫的情况，及左右肾脏的功能受损程度。同时对鉴别肾盂癌与肾癌有重要意义。
3）B超：一般作为肾癌的首选诊断方法，具有无创，快速、简单，便宜的优点。对1cm以上的肾癌诊断的准确率达90%以上。肾癌一般表现为中低回声，有时肿瘤边缘或区域内有强回声钙化表现。B超对鉴别肾脏囊实性肿块有重要意义但是复杂性囊性肾癌有时与复杂的肾囊肿很难鉴别。必要时可在超声引导下穿刺，穿刺液作细胞学检查，穿刺液为血性，司到瘤细胞，甚至囊肿造影显示囊壁不光滑，提示有囊性肾癌的证据。近年来，彩色B超的发展，对了解肾肿瘤的良恶性以及有无肾静脉和下腔静脉癌栓有重要意义。
4）CT：在肾癌诊断中具有重要地位，是目前肾癌诊断过程中必做的检查。它可明确显示肿瘤的大小、范围、有无侵犯邻近组织器官、肾静脉，腔静脉有无癌栓、淋巴结有无转移。对肾癌的术前分期较为准确。增强CT较平扫更能清楚力显不肿瘤病灶，一般肿瘤增强程度没有正常肾实质明显。
5）MRI：MRI对肾癌的诊断准确率为90%，但是对室径小于3cm的肿瘤及囊性占位不如CT。对肾癌侵犯周围脏器的情况容易查明，对肾肾癌伴肾静脉，腔静脉癌栓及淋巴结转移者更具有特别意义，甚至取代过去的下腔静脉造影检查。
6）肾动脉造影：肾动脉造影对早期肾癌的诊断及定位有重要意义。多数肾癌表现为新生血管、动静脉瘘、肿瘤血管池，包膜血管丰富。肾乳头状囊腺癌或转移癌常表现为少血管性改变。目前肾动脉造影主要用于手术前了解肾血管分布，对开展保留肾单位手术治疗肾癌有重要意义。对巨大肾癌行肾动脉造影加肾动脉栓塞术，48小时后手术，可明显减少手术中出血，有利于彻底切除肿瘤。对不能切除的肿瘤也可作为一种姑息治疗手段。