医生通常根据病史和体检结果来诊断肌肉骨骼疾病。实验室检查、影像学检查和其他诊断性操作可以帮助医生明确诊断。
实验室检查
实验室检查通常用于肌肉骨骼疾病的辅助诊断。例如，通过血液检查测量血液中 C 反应蛋白 (CRP) 的水平和红细胞沉降率 (ESR)，ESR 是在装有血液的试管中红细胞沉降到底部的速率。当出现发炎时，ESR 和 CRP 通常会增加。然而，由于炎症见于很多疾病，所以单纯依靠 ESR 和 CRP 水平并不能确诊。
另一个可测量的指标是肌酸激酶（一种正常的肌肉酶，在肌肉受损时会泄漏到肌肉外并释放到血液中）。当有广泛性肌肉组织进行性破坏时，其值增高。
在类风湿性关节炎中，抽血检测类风湿因子或抗环瓜氨酸肽抗体（抗-CCP抗体）有助于诊断。
在系统性红斑狼疮（SLE 或狼疮）中，抽血检测自身免疫性抗体（即自身抗体，如抗核抗体和抗双链脱氧核糖核酸（DNA）抗体）有助于确诊。
还有一项检查是抽血检查患者的某一种基因（HLA-B27）。存在这种基因的患者具有更高的脊椎关节炎风险，这类疾病可导致腰背关节和其他关节的炎症，也可导致其他症状，如眼痛、眼红和皮疹。
有些实验室检查对监测治疗的进展往往也有帮助。如血沉（ESR）在类风湿性关节炎和风湿性多肌痛的监控方面特别有用。ESR 的下降可表明炎症减轻，治疗有效。
影像学检查
各种类型的影像检查可能有助于医生诊断肌肉骨骼疾病。
X 射线检查
一般首先进行 X 光检查。它们是检查骨骼异常的最有价值工具，通常用于评估骨骼的疼痛、畸形或疑似异常区域。通常，X 光检查可有助于骨折、肿瘤、损伤、感染和畸形（如先天性髋发育不良）的诊断。同时，X 光检查也能明确患者是否存在某种特定的关节炎的变化（如类风湿性关节炎或骨关节炎）。X 光检查不能显示软组织，如肌肉、韧带、滑囊、肌腱或神经。
为了帮助确定关节是否已因外伤而受损，医生可以使用普通（非应力）X 光检查，或使关节处于某个位置以在应力下对关节进行 X 光检查（应力 X 光检查）。
图片由 Michael J. Joyce 医学博士和 Hakan Ilaslan 医学博士提供。
关节造影术是将造影剂注入到关节腔内，以便在 X 光检查时能更好地显示关节内结构（如关节内韧带）的一种影像学检查手段。当关节韧带撕裂或软骨损伤时，可行关节造影。但是，目前多选用磁共振成像（MRI）而不是关节造影。
骨扫描
骨扫描（一种类型的放射性核素扫描）是一种成像手段，有时可用于诊断骨折，尤其是在其他检查（例如普通 X 光和计算机断层扫描 (CT) 或磁共振成像 (MRI)）不能显示骨折的情况下。该技术使用静脉注射放射活性物质锝 99 标记的磷酸盐化合物，该物质会被骨骼吸收并被骨扫描的探测仪探测到，从而使骨骼显像。当怀疑有骨感染或身体其他部位的癌症转移到骨骼时，也可做这项检查。
虽然骨扫描可以发现骨骼的异常，但不能确定这异常到底是骨折、肿瘤还是感染。进行骨扫描时，放射活性物质通过静脉注射到体内，被骨扫描装置检测到，然后生成可在计算机屏幕上查看的骨骼图像。
计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）
相比普通的 X 线，计算机断层扫描 (CT) 和磁共振成像 (MRI) 能提供更多细节信息，并可帮助判断损伤的范围和确切部位。CT 与 MRI 可显示普通 X 光无法显示的骨折。
图像由Jon A Jacobson医学博士提供。
MRI 对肌肉、韧带、肌腱等组织的成像尤有价值。当严重的软组织问题时（关节内韧带或肌腱损伤），可选用 MRI。
当不能采用或不建议采用 MRI 时，可使用 CT。CT 使人们暴露于电离辐射中（请参阅医学成像中的辐射风险）。与其他结构相比，骨骼的 CT 成像效果最佳。但是，MRI 对某些异常成像（例如髋部和骨盆小骨折）的成像效果要好于 CT。CT 检查花费的时间远远少于 MRI。MRI 比 CT 更昂贵，除了使用敞开式的设备外，很多患者会在 MRI 设备内产生幽闭恐惧症。
双能 X 射线吸收测量法（DXA）
超声检查
其他诊断方法
有时需要其他方法和测试来帮助医生诊断肌肉骨骼疾病。
关节镜检查
关节镜检查是将一根纤细（直径如铅笔粗）的纤维内窥镜插入到关节腔内，让医生看到关节内的结构，并将影像投射到视频显示器上。这项手术的皮肤切口非常小。手术在医院或外科中心完成。患者可采用局麻、脊柱麻醉或全麻，也可采用复合麻醉。
关节镜检查过程中，医生可采集一块组织（如关节软骨或关节囊）进行分析（活检），如有必要，也可手术纠正病变。关节镜检查中常发现的疾病包括
关节内层滑膜炎症（滑膜炎）
韧带、肌腱或软骨撕裂
骨或软骨松弛
这些情况通常见于关节炎患者、既往关节损伤患者以及运动员。其中大多可在关节镜检查过程中直接修补或切除。所有这些病变可在关节镜下修复和治疗，而且感染的风险小。
关节镜手术后的恢复时间比传统手术快得多。大部分病人住院时间小于一天。
关节穿刺（关节穿刺术）
关节穿刺用于关节疾患的诊断。例如，它是判断关节疼痛和肿胀是由炎症引起还是由晶体性关节炎（如痛风）引起的最直接和准确手段。
进行这项手术时，医生首先注射麻醉剂以麻醉关节部位。然后，医生将一根较大的针头插入关节腔内（有时由超声引导），抽取（吸出）关节液（滑液），并放在显微镜下检查。医生会抽取尽量多的液体，并记录下液体的颜色和透明度。另外，医生也会对关节液进行其他检查，如白细胞计数和培养。
医生通常可在分析完液体后作出诊断。例如，若液体样本中含有细菌，则可确诊为感染。或者，液体中也可能存在某些晶体。例如，若存在尿酸晶体，则确诊为痛风，若存在二水焦磷酸钙晶体，则确诊为焦磷酸钙关节炎（假性痛风）。
这项手术通常在医生诊室或急诊科完成，手术一般快速、简单、相对无痛。关节感染的风险极小。
