Mahasyövän diagnoosi tehdään tavallisesti mahalaukun tähystyksessä, ja diagnoosi varmistuu tähystyksen yhteydessä otettavista koepaloista. Diagnoosin varmistuttua tehdään vartalon tietokonetomografia, jonka tarkoituksena on selvittää kasvaimen mahdollinen leviäminen mahalaukun ulkopuolelle ja auttaa hoitosuunnitelman tekemisessä.
Joillekin potilaille tehdään ultraäänitutkimus mahalaukun tähystyksen yhteydessä (niin sanottu endoskooppinen ultraäänitutkimus), jotta saadaan käsitys kasvaimen kasvusyvyydestä mahalaukun seinämässä. Joskus lisätietoa levinneisyydestä hankitaan vielä esimerkiksi maksan magneettikuvauksen tai PET-kuvauksen avulla.