诊断原发性肝癌最有价值的定性诊断是肝脏穿刺活检，即用穿刺针穿刺到肝脏组织内，尤其是肝癌组织内。取到肝癌组织后，在镜下进行定性诊断，是目前唯一的定性办法，也是一个有创、有一定风险的方法，当其它检查手段无法百分百明确、诊断不是太清楚的情况下才会采用。无创方法目前发展较快，比如对于肝脏较小的病灶，可以考虑采用普美显核磁共振检查或超声造影检查，稍大的病灶则可以做增强CT。
对于比较明确的肝癌，只要两种影像学都较肯定的认为是肝癌，则可以不做肝脏穿刺活检，就在临床上做出肝癌的诊断，之后可以进行相应的药物，或手术、介入治疗。在少数情况下，如果影像学诊断无法明确是否为肝癌，则仍要采用肝脏穿刺活检的办法，对疾病进行定性诊断。
