L'histoire du patient et l'examen physique sont d'une importance capitale dans le diagnostic de l'ostéosarcome. Bien que les douleurs osseuses nouvellement apparues ne suggèrent généralement pas l'ostéosarcome comme première suspicion, une douleur persistante durant plus de 3 à 4 semaines justifie une investigation plus approfondie. Lorsque la douleur est accompagnée d'un gonflement, les examens suivants sont généralement effectués pour confirmer le diagnostic :

* Radiographie (Rayons X) : Peut permettre de visualiser la tumeur. Cependant, les lésions d'ostéosarcome à un stade très précoce peuvent parfois être manquées sur les images radiographiques. Par conséquent, l'évaluation par un médecin spécialisé dans les tumeurs osseuses est d'une grande importance.
* Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) : Fournit des informations détaillées sur la taille, l'étendue de la tumeur et sa relation avec les tissus environnants. Des agents de contraste peuvent parfois être utilisés pour améliorer la qualité de l'image.
* Tomodensitométrie (TDM) : Utilisée pour un examen plus détaillé de l'emplacement et des caractéristiques de la tumeur au sein de la structure osseuse. De plus, une TDM thoracique peut être réalisée pour évaluer une éventuelle métastase aux poumons.
* Scintigraphie osseuse : Méthode utilisée pour détecter une éventuelle propagation de la tumeur (métastases) dans d'autres os du corps.
* Biopsie : La référence absolue pour confirmer le diagnostic d'ostéosarcome. Un petit échantillon de tissu est prélevé de la tumeur par une procédure interventionnelle et examiné au microscope par un pathologiste.