睾丸癌的诊断包括实验室诊断、影像学诊断和病理诊断：
实验室诊断：主要为血清β-hcg、afp和ldh检测，这些血清肿瘤标志物对治疗、随访和预后有重要意义。β-hcg是由合体滋养层细胞合成，血清半衰期为24-36小时，在绒毛膜癌、胚胎性癌和精原细胞癌患者血中升高。afp升高见于纯胚胎性癌、畸胎癌、卵黄囊肿瘤和混合性肿瘤，但纯绒毛膜癌和纯精原细胞癌不合成afp.afp的血清半衰期为5-7天。ldh升高可见于睾丸肿瘤，但其敏感度和特异性并不高，其升高程度可用于提示病变严重或广泛程度，治疗后的升高还可提示复发。ldh降至正常所需要的时间可预示患者的预后，特别是对中危患者，降至正常的时间越长，预后越差。
影像学诊断：阴囊B超可帮助确认睾丸内的肿块，是临床首选方法。腹部盆腔ct用于了解淋巴结转移的情况，胸部平片和ct用于评价是否存在肺转移。因此，腹部/盆腔ct是所有患者分期分级的重要依据。在治疗后的随访中正电子发射断层扫描(pet)对治疗后残余肿瘤评价具有很高的敏感性和特异性。
病理诊断：对睾丸肿瘤进行穿刺活检虽然可以明确诊断，但有发生肿瘤种植转移的风险，因此应禁止行经阴囊睾丸穿刺活检。
睾丸癌的鉴别诊断包括睾丸内表皮样或皮样囊肿、睾丸扭转、附睾炎、附睾-睾丸炎、鞘膜积液等。