Le diagnostic définitif de l'endométriose (kyste endométriosique/chocolat) est établi par l'exérèse chirurgicale des lésions formées par la présence de tissu endométrial (appartenant à la muqueuse interne de l'utérus) en dehors de l'utérus, suivie d'un examen microscopique (pathologique).

Lors de la phase de diagnostic préliminaire, l'anamnèse détaillée du patient et les symptômes présentés revêtent une grande importance. Des symptômes tels que des douleurs menstruelles sévères et d'apparition récente (dysménorrhée), des douleurs pelviennes chroniques, des douleurs pendant les rapports sexuels (dyspareunie), l'infertilité, des douleurs à la défécation (dyschésie), la présence de sang dans les urines (hématurie) ou de sang dans les selles (hématochézie) sont suggestifs d'un diagnostic d'endométriose.

À l'examen physique, des nodules d'endométriose vaginaux peuvent être détectés et des kystes chocolat (endométriomes) peuvent être palpés. L'échographie gynécologique est particulièrement précieuse pour identifier les endométriomes et les nodules dans des zones comme le recto-sigmoïde. Un diagnostic clinique préliminaire peut être posé dans environ 70 % des cas d'endométriose sévère par examen gynécologique.

Dans certains cas, des examens diagnostiques supplémentaires peuvent être nécessaires. Chez les patientes présentant des urines sanglantes, les foyers d'endométriose dans les voies urinaires peuvent être visualisés par cysto-urétéroscopie, tandis que chez les patientes présentant des selles sanglantes, les nodules d'endométriose dans l'intestin peuvent être observés par coloscopie. L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) joue un rôle important dans le diagnostic de l'endométriose profonde infiltrante et la planification chirurgicale.