超聲為非侵入性檢查，對人體組織無任何不良影響，其檢查操作簡單、直觀准確、費用低廉，常常用於肝癌的早期發現和診斷。超聲檢查結果容易受到檢查者經驗和細致程度的限制，有經驗的超聲醫師使用先進超聲診斷儀能發現1cm以下的病灶，但表現為等回聲，位於肝膈頂部和肋骨下的較小腫瘤則容易被漏檢。
超聲診斷用於肝癌與肝囊腫和肝血管瘤的鑒別診斷較有參考價值，而術中超聲直接在開腹後的肝髒表面探查，避免了超聲衰減和腹壁、肋骨的干擾，可發現術前CT、超聲皆未發現的肝內病灶。在肝癌的瘤內無水酒精注射術、射頻消融術、微波固化術中，采用超聲引導操作簡單、耗時少、費用低，更重要的是能實時地監測整個治療過程，大大保證了穿剌和治療的安全，是目前最常用的影像學介導方法。
CT的出現使肝癌影像學診斷有了一個質的飛躍，並帶動了肝髒外科的進步。CT的分辯率遠遠高於超聲，圖像更加清晰和穩定，更能全面客觀地反映肝癌的特性。CT檢查可清楚地顯示肝癌的大小、數目、形態、部位、邊界、腫瘤血供豐富程度，以及與肝內管道的關系;對門靜脈、肝靜脈和下腔靜脈是否有癌栓，肝門和腹腔淋巴結是否有轉移，肝癌是否侵犯鄰近組織器官都有很重要的診斷價值;CT還可通過顯示肝髒的外形、脾髒的大小以及有無腹水來判斷肝硬化的輕重。
快速螺旋CT能在一次屏氣(20s左右)即可完成整個肝髒的掃描，可避免呼吸運動所致層面的上下移動而漏掃微小病灶，還可克服呼吸運動產生的偽影問題。螺旋CT最小可用1mm的層厚進行薄層掃描，對1～3cm的小肝癌檢出率可達90%，並能在螺旋掃描的長度內實施高質量的三維圖像重建。對增強CT難以作出明確診斷的肝癌，還可進一步采用血管造影CT。經皮導管在肝動脈注入造影劑，觀察肝動脈顯影時的CT，稱CT血管造影。
MRI無放射性輻射，可從多個方位進行成像。新型的MRI已經克服了早期成像速度太慢的缺點，場強提高到1.5～2.0T，使得多種新的成像技術如梯度回波序列及波譜分析等得以實現，加上肝細胞特異性造影劑的應用，對小肝癌的檢出率大大提高，小於1cm的病灶檢出率為55%，1～2cm為70%，2～3cm達82%。MRI能清晰顯示肝內血管和膽管結構，對了解腫瘤與肝內血管膽管的關系有很大幫助。
MRI還能較好地顯示肝髒和肝癌組織的內部結構，對評估各種治療療效很有幫助，如經皮瘤內酒精注射術、射頻消融術或微波固化術後，腫瘤壞死在T2期顯示為均勻的低信號，如果腫瘤內部信號不均勻，則常常提示治療後壞死不完全。MRI易於發現位於肝表面CT難以檢測到的小肝癌，對肝內小轉移灶的敏感性亦頗高，但肝左葉邊緣受心髒及主動脈搏動的影響而小肝癌檢出率與CT相差不大。
面對眾多不斷發展的影像學方法，臨床醫師應從臨床診斷需要來選擇合適的影像學檢查手段。超聲費用低廉且普及，可用於肝癌的普查和治療後隨訪;CT圖象清晰穩定，用於肝癌常規診斷檢查和治療後的隨訪檢查;與同一代的CT比較，MRI的圖象清晰度還不令人滿意，但MRI對肝內小病灶的檢出、血管的情況以及腫瘤內結構的顯示有獨特之處，可作為CT檢查的補充。
