诊断直肠癌主要根据病史、体格检查、影像学检查、肠镜检查来做出临床的诊断，而肠镜下活检或者手术后组织病理检查是确诊直肠癌的金标准。
首先，临床上直肠癌早期通常没有明显的症状，当出现排便习惯改变、便意频繁、排便不尽感觉时，多数已是中晚期直肠癌。
直肠的肿物可造成肠腔狭窄甚至肠梗阻，引起腹痛、腹胀等症状，大多数病人有血便，直肠指检可以摸到低位直肠癌的肿块。
其次，患者大便潜血试验大多呈阳性，肠镜检查可以肉眼发现直肠的癌种，而且可以取活检进行病理检查。