La diagnosi si effettua mediante l'esame pelvico ossia la visita ginecologica e la palpazione dell'addome. Nella valutazione clinica sono importanti l'età della paziente, le dimensioni e la consistenza delle ovaie. In età fertile l'ovaio normale misura 3,5 cm. In menopausa l'ovaio va incontro ad atrofia, esso misura 2 cm e in menopausa tardiva meno di 2 cm.
Se quindi un ovaio palpabile in donna fertile è un ovaio normale, esso rappresenta un tumore dell'ovaio in una donna in post menopausa non necessariamente maligno ma mai disfunzionale. Pertanto in età menopausale e post-menopausale la presenza di un ovaio palpabile è presuntivamente una neoplasia, così come in età fertile un ovaio di diametro superiore a 3,5 cm e di consistenza solida. In questi casi è necessario un accertamento più fine.
L'ecografia transaddominale o meglio transvaginale è molto utile, talvolta combinata con il dosaggio del CA 125, un marcatore serico i cui valori possono però essere elevati in molte situazioni sia tumorali ginecologiche e non ginecologiche, sia in patologie non neoplastiche come epatopatie croniche, pancreatite.
Oltre all'ecografia, vengono utilizzate la TAC addome, il clisma opaco con bario e la risonanza magnetica con lo scopo di verificare la diffusione del tumore e la presenza di eventuali metastasi nel cavo addominale. In linea generale, come detto in precedenza, l'esame pelvico, la determinazione del livello del CA 125 e l'ecografia transvaginale offrono qualche possibilità di una diagnosi precoce del carcinoma ovarico, che però non dà sufficienti garanzie da essere esteso come screening su tutta la popolazione femminile.
Questo approccio è consigliabile nel piccolo numero di soggetti con cancro dell'ovaio di tipo familiare e va eseguito ogni sei mesi a partire dall'età di 30-35 anni.