Велике практичне значення має виявлення високого рівня к-фетопротеїну при раку печінки, яєчка, різних тератокарциномах; карциноембріонального антигену - при раку товстої кишки; хоріонічного гонадотропіна - при хоріонепітеліомі матки і яєчка.  

Біохімічні тести можуть виявити ендокринну секрецію пухлини і пояснити багато клінічних синдромів, обумовлених тканиноспецифічною чи паранеопластичною ендокринною активністю. Виявляється високий рівень АКТГ, антидіуретичного, паратиреоїдного, тиреостимулюючого, фолікулостимулюючого, лютеотропного, меланостимулюючого гормону, еритропоетину; кортизолу, адреналіну, норадреналіну, інсуліну, гастрину, серотоніну і т.д. 

Біохімічні методи дозволяють з'ясувати вміст рецепторів деяких гормонів у пухлинній тканині (естрадіол, прогестерон, тестостерон, кортикостероїди). Такий аналіз роблять при біопсії або видаленні пухлини зі швидким заморожуванням тканини; результат дослідження корисний для вироблення лікувальної тактики (наприклад, при раку молочної залози й ін.). 

Досягнення генетики і молекулярної біології останніх десятиліть відкривають у перспективі принципово нові можливості в діагностиці й лікуванні злоякісних новоутворень. Вплив конкретних генетичних порушень, що лежать в основі пухлинного росту, дозволив знайти специфічні молекулярні маркери. На їхній основі розробляються тести ранньої діагностики пухлин. В даний час сформувалося кілька напрямків використання молекулярних тестів в онкології. Самі методи діагностики ще повинні пройти клінічні випробовування. 

Цито-гістологічні методи 

Цитологічний метод дослідження отримав заслужене визнання й поширення. Простота й доступність його використання в поліклінічних закладах, а головне - достовірність, дозволяють у багатьох випадках розпізнавати ранні форми злоякісного процесу. Уперше він був застосований для діагностики рака шийки матки. У мазках із стінок піхви були виявлені ракові клітини. В даний час цитологічний метод широко застосовується при дослідженні харкотиння хворих із підозрою на рак бронхів, легень, виділень із соска молочної залози і пунктату з пухлини, що дає можливість більш рано поставити діагноз рака молочної залози. Дослідження промивних вод шлунка, бронхів допомагає встановленню більш точного діагнозу. При підозрі на рак язика, нижньої губи, шкіри діагноз може бути поставлений у найранішій стадії при використанні цитологічного дослідження відбитків звиразкованого місця. 

Біопсія - видалення або скусування шматочка пухлини чи підозрілої на пухлину тканини для гістологічного дослідження. Вона буває тотальною, коли пухлина, або підозрілий на метастаз лімфатичний вузол видаляється повністю. Якщо для дослідження, висікається лише ділянка пухлини чи підозрілої на пухлину тканини - це інцизійна біопсія. Біопсію вперше у світі зробив у 1875 р. засновник патологічної анатомії у Росії М. М. Руднєв. Широке застосування біопсія знайшла в онкологічних закладах, як один із достовірних діагностичних методів. Біопсія широко використовується в поліклінічних закладах при ендоскопічних дослідженнях прямої і товстої кишок, шийки матки й інших органів. Отриманий при цьому матеріал терміново передається в патологоанатомічне відділення або використовується на місці (для термінового гістологічного дослідження), або занурюється у фіксуючу рідину, якщо биопсійний матеріал направляється через якийсь час. Якщо матеріал для гістологічного дослідження отримують за допомогою спеціальної або звичайної ін'єкційної голки, біопсія називається пункційною. В онкологічних кабінетах і відділеннях поліклінік пункційна біопсія проводиться звичайною тонкою ін'єкційною голкою. Одночасно з отриманого шляхом аспірації (відсмоктування) матеріалу готується 1-2 і більше цитологічних мазки, що направляються в клінічну лабораторію до цитолога. 

При підозрі на меланому, на озлоякіснення пігментної плями чи пігментної бородавки біопсія, як правило, протипоказана. 

Новітні методи діагностики з використанням сучасних досягнень науки в галузях променевої, магнітної і ядерної фізики 

Радіоізотопна діагностика. В онкологічній практиці застосовується метод сканування органів при підозрі їх на пухлинне ураження (первинне чи метастатичне). Метод контактної бета-радіометрії використовується в діагностиці меланом шкіри, при поверхнево розташованих пухлинах молочної залози, при хворобі Педжета. 

Радіонуклідні методи. Радіонуклідні методи дуже перспективні (мається на увазі створення пухлиноспецифічних мічених антитіл). В даний час для діагностики застосовують сцинтиграфію кістяка, мозку, легень; для характеристики функціонального стану - сцинтиграфію нирок, печінки. 

Радіоімунологічне дослідження засноване на аналізі вмісту моноклональних антитіл у досліджуваних тканинах, дозволяє виявляти багато видів пухлин на ранніх етапах розвитку процесу, коли розміри пухлин малі. Тести на виявлення антитіл, специфічних для визначеного виду пухлин, дозволяють найбільше ефективно вирішувати проблему низької деталізації по контрасту між тканинами схлжої щільності, характерної для звичайних рентген-досліджень. 

Магнітно-резонансна томографія (МРТ) - це метод одержання зображень, індукованих сигналом ядерного магнітного резонансу. Принциповою відмінністю МРТ від КТ є те, що при МРТ вимірюваною величиною є намагніченість ядер визначеного типу, що знаходяться у виділеному елементі об'єму, у той час як при КТ - коефіцієнт поглинання рентгенівського випромінювання різними біологічними тканинами. Клінічне застосування методу МРТ полягає у вивченні просторового розподілу ядер водню, фосфору і деяких інших елементів у тілі людини. Основною величиною, що регіструється у МР-дослідженні, є відгук магнітних ядер на вплив перемінного магнітного поля, що залежить від щільності ядер і інших параметрів, специфічних для кожної ділянки тіла. 

Переваги МРТ: метод дозволяє досягати винятково високого контрастування тканин, одержувати в ході одного дослідження зображення у всіх анатомічних проекціях, вивчати динамічні процеси, пов'язані з рухом біологічних рідин (крові, ліквору, сечі, жовчі), а також, завдяки застосуванню контрастних речовин, з високою точністю розрізняти навколопухлинний набряк і власне пухлину. До недоліків МРТ варто віднести досить високу (не тільки в Україні, але і в усьому світі) вартість дослідження, а також неможливість його проведення при наявності у пацієнта феромагнітних імплантатів.  

ЯМР-спектроскопія