Chẩn đoán ung thư biểu mô tế bào gan dựa vào nhiều phương pháp như chẩn đoán bằng hình ảnh, xét nghiệm miễn dịch học, tế bào học và / hoặc mô bệnh học, trong đó chẩn đoán bằng tế bào học và / hoặc mô bệnh học đóng vai trò quyết định.