Eturauhassyövässä plasman prostataspesifinen antigeeni eli PSA-pitoisuus yleensä kohoaa (PSA:ta ”vuotaa” syöpäsoluista verenkiertoon), mutta PSA:ta nostaa myös muun muassa eturauhasen hyvänlaatuinen liikakasvu ja tulehdukset. Tämän takia viitearvojen yläpuolella oleva PSA ei automaattisesti tarkoita eturauhassyöpää, vaan mittaus pitäisi yleensä toistaa.
Eturauhassyövän diagnoosi perustuu ultraääniohjauksessa peräsuolen tai välilihan kautta eturauhasesta otettuihin neulanäytteisiin. Ennen näytteenottoa, poikkevan PSA:n perusteella tehdään yleensä eturauhasen magneettikuvaus, jonka avulla koepalat voidaan ottaa suunnatusti magneettikuvassa näkyvistä poikkeavista kudosalueista. Ennen näytteenottoa potilas saa antibiootin infektioiden ehkäisemiseksi. Ennen koepalojen ottoa eturauhanen puudutetaan. Tutkimus kestää kaikkiaan noin 20 minuuttia, eikä toimenpiteen jälkeen ole tarvetta sairauslomalle. Toimenpide on yleensä varsin kivuton. Tyypillisimmät jälkioireet ovat lievä verivirtsaisuus ja verinen siemenneste.
Näytteenoton jälkeen patologi tutkii, onko koepaloissa syöpää. Jos patologi löytää syövän, hän arvioi syövän aggressiivisuutta käyttäen kansainvälistä Gleasonin pisteytystä, joka ilmoitetaan myös ISUP-ryhmänä. Gleasonin pisteytys on tärkeimpiä eturauhassyövän ennustetekijöitä.