色素沉着绒毛结节性滑膜炎的诊断需进行病史采集、体格检查、影像学检查及关节穿刺活检。病史采集要问症状表现、相关病史等；体格检查包括关节及其他体征检查；影像学检查中X线早期可能无异常，进展后有骨质疏松等，CT可显骨质破坏，MRI能清晰显示关节内软组织病变；关节穿刺活检可抽取滑液观察并对滑膜组织病理检查，病理见滑膜细胞增生等及含铁血黄素颗粒，是诊断金标准。
体格检查
关节检查：观察关节是否有肿胀，触摸关节周围有无增厚感，检查关节的活动范围，判断是否存在活动受限情况，不同关节的受累表现不同，如膝关节受累时可发现膝关节肿胀明显，浮髌试验可能呈阳性等。
其他体征：注意有无局部皮肤温度改变，部分患者病变关节局部可能有轻度发热表现，同时检查肢体的肌力等情况，了解病变对肢体功能的影响程度。
影像学检查
X线检查：早期X线可能无明显异常，随着病情进展可出现关节周围骨质疏松、关节间隙变窄等表现，能初步了解关节骨质及间隙情况，但对软组织病变显示欠佳。
CT检查：可更清晰地显示骨质破坏情况，对于判断关节骨质受侵犯的范围和程度有一定帮助，能发现X线不易察觉的骨质细微改变。
磁共振成像（MRI）：是诊断色素沉着绒毛结节性滑膜炎的重要影像学检查方法。MRI能清晰显示关节内的软组织病变，表现为关节滑膜增厚，呈结节状或绒毛状增生，病变组织在T1加权像上多呈等信号，T2加权像上呈低信号或等信号，这是由于病变组织内含有含铁血黄素等成分所致，可准确判断病变的范围、累及的组织层次等情况。
关节穿刺活检
穿刺抽取滑液：通过关节穿刺抽取滑液，观察滑液的颜色、透明度等情况，色素沉着绒毛结节性滑膜炎患者的滑液可能呈血性或棕黄色等异常表现。
组织活检：对抽取滑液后的滑膜组织进行病理检查，病理表现为滑膜细胞增生，大量单核巨噬细胞和多核巨细胞浸润，细胞内可见含铁血黄素颗粒，这是诊断该病的金标准，通过病理检查可明确病变的性质，与其他类似关节病变进行鉴别诊断。
