早期肝癌（小肝癌）常常無明顯症狀，如何在症狀出現之前早期發現肝癌？主要采用測定血中甲種胎兒球蛋白（AFP）和用B型超聲儀，對高發區居民、高危人群（有慢性肝炎的歷史、有肝癌家族史、肝硬化患者）進行定期初篩普查和監測，或作健康體格檢查，可以發現小肝癌。所以，診斷方法除了發病歷史外，就是測定甲種胎兒球蛋白，它的診斷正確性達到70%左右。B型超聲儀檢查肝髒具有准確、方便、經濟、無創傷等優點，可以發現肝內有無腫瘤，大小、數目、部位和與鄰近結構的關系等。
當肝細胞癌變時，甲胎蛋白（AFP）出現且逐漸增高，在患者的血清、腹水或肝癌組織提取液中均可測出AFP。此外，睾丸或卵巢畸胎瘤和少數其他腫瘤（如胃癌、肺癌等）患者血清中也可檢出AFP；孕婦及部分急性肝炎、肝硬化患者血清AFP含量也可輕度升高。但在分娩後及肝炎病情好轉後可恢復正常。我國肝癌病人中，約有60%~70%AFP高於正常值，如AFP≥400ng/ml持續1個月，或≥200ng持續2個月，無活動性肝炎證據，並排除妊娠和生殖腺胚胎癌，即可做出肝癌的診斷，假陽性率約為2%。
B超聲顯像可確定肝內有無占位性病變，好的超聲儀以及有經驗的醫師仔細檢查能檢出1cm直徑的肝癌。並鑒別占位病變是囊性或實性，了解肝癌與肝內重要血管的關系和肝內及鄰近器官的播散及浸潤情況。顯示肝內門靜脈及其屬支是否有瘤栓等。
CT(計算機斷層掃描)和磁共振成像掃描是進一步診斷肝癌的重要手段。CT是目前檢出肝癌最敏感的方法之一，采用適當的增強方法，病灶檢出率可在90%以上。有時。CT對小肝癌、等密度肝癌和不典型肝癌的診斷仍有一定困難。要結合其他檢查綜合分析診斷。
磁共振成像（MRI）可作為CT診斷的輔助和補充手段。在一部分病人需要用細針穿刺法或腹腔鏡檢查取得少許活體標本，作病理學診斷，有助於制定治療方案。當發現肝髒的病變，還要注意和以下疾病作鑒別診斷：如肝血管瘤、肝血管肉瘤、肝囊腫、肝結核、轉移性肝癌、肝寄生蟲病等。
