骨性关节炎无特异性的实验室检查，但赖此可进一步与其他疾病鉴别。血沉在大部分患者正常，C反应蛋白不增高，类风湿因子阴性。关节液呈黄色或草黄色，粘度正常，凝固试验正常，其白细胞含量低于2×109/L，糖含量很少低于血糖水平的50%。
关节的X线检查有助于本病诊断。受累关节在X线上按病情轻重而出现以下改变：1、关节间隙变狭；2、软骨下骨质硬化；3、关节缘有骨骜形成；4、软骨下骨质出现囊性变，有极少数患者出现船穿凿样骨改变；5、骨变形包括股骨头呈扁平样改变和（或）关节半脱位。应该指出，不少具有上述X线影响变化者并无本病的临床症状。
诊断和鉴别诊断
美国风湿病学院（ACR）制定的骨性关节炎分类标准如下；
一、手关节标准
有手关节痛或僵硬，伴以下四条中至少三条者。
1、双手第2、3指的远指和近指关节和第一腕掌关节，此103关节中有2个或更多的关节呈硬组织的肥大。
2、有至少2个远指关节呈硬组织的肥大。
3、掌指关节受累（肿胀）少于3个。
4、上述10个关节中至少有1个出现畸形。
二、膝关节标准
有膝痛及该膝X相示有骨骜，是伴有下述任一条者。
1、年龄>50岁。
2、受累膝僵硬<30min。
3、有骨摩擦音。
三、髋关节标准
髋痛同时有以下三条中至少两条者。
1、血沉<20mm/第1h
2、X线示股骨或股骨头有骨骜
3、X线示至少有关节腔狭窄
骨性关节炎宜与下述疾病鉴别：
1、类风湿关节炎
两者都累积指关节、膝关节等，然而类风湿以近指关节和掌指关节的病变为突出，且关节肿痛、滑膜炎症远较骨性关节炎明显，很少出现Heberden结节，且类风湿因子阳性，血沉增快。
2、假性痛风
为焦磷酸钙晶体沉着于关节软骨、滑膜、包膜、韧带而引起局部关节（其中以膝受累多见）的肿痛，X线表示关节软骨面有钙化线，关节液中可找到焦磷酸钙的结晶。后两者可与骨性关节鉴别。
3、银屑病关节炎
亦易累及远指关节但X线表现与骨性关节炎不同。患者皮肤有银屑病皮疹。
4、其他
根据患者年龄、临床表现、X线特点而将本病与髋关节结核、无菌性骨坏死鉴别。