1、X线检查：X线检查对于色素沉着绒毛结节性滑膜炎的早期诊断价值低，20%表现为阴性，部分患者早期可见关节弥漫性或局限性肿胀，周围可见结节阴影，无明确骨破坏。约51%的病例有骨与软骨异常，骨质侵蚀发生在滑膜压迫较紧的区域，关节面出现压迫性侵蚀，以髋关节为著。
2、CT检查：CT检查对关节侵犯范围，尤其是骨质受累情况优于X线，表现为关节内及周围的软组织肿块，无钙化，可显示骨侵蚀情况。此外，还可显示关节囊积液，周围略高于肌肉密度的增厚滑膜。
3、MRI检查：MRI检查具有很高的软组织分辨率，对于滑膜、韧带、软骨、脂肪垫等软组织显示效果好，对于色素沉着绒毛结节性滑膜炎最为敏感，且具有一定的特异性。
4、病理学检查：病理学检查为诊断本病的金标准，还能为和血友病性关节炎、类风湿关节炎等的鉴别提供依据。通过检查可见，局限型色素沉着绒毛结节性滑膜炎表现为部分关节滑膜单个带蒂的黄色，或棕黄色结节状突起。弥漫型色素沉着绒毛结节性滑膜炎表现为滑膜弥漫性增厚和绒毛结构，增粗的绒毛相互融合呈肉芽肿性结节，表面突起的绒毛粗细、长短不一，色素沉着明显。