癌胚抗原(CEA)测定已普遍开展，一般认为对评价治疗效果和预后有价值，连续测定血清CEA可用于观察手术或化学治疗效果。手术或化学治疗后CEA明显降低，表示治疗效果良好。如手术不彻底或化学治疗无效，血清CEA常维持在高水平。如手术后CEA下降至正常复又升高，常提示肿瘤复发。
通过直肠指诊作脱落细胞检查是简单易行的诊断方法。对有可疑病变者，可常规行此检查。方法是在指诊完毕后，将指套上的粪便或脓血、黏液直接涂在玻璃片上做细胞学检查，阳性率可在80%以上。
B超检查对发现直肠肿瘤的病例，可进一步作直肠腔内B超。这是一项近年发展起来的无创检查，其优点是可判断直肠癌的浸润深度及范围，同时对淋巴结是否有转移也有一定价值。肝脏B超尤为重要，以防直肠癌肝转移的漏诊。
对肠壁内浸润深度判断的正确性不及腔内超声，但对肠外中度至广泛的播散则有较高的诊断正确性。Thoeni等(1981)建议对CT所见按下列分期进行判断：Ⅰ期，肠腔内肿块，肠壁未见增厚;Ⅱ期，肠腔内肿块伴肠壁增厚>0.5cm，但未侵及周围组织;Ⅲa期，肿瘤已侵犯肠周组织，但尚未侵及盆腔壁;Ⅲb期，肿瘤已侵及盆腔壁;Ⅳ期，盆腔内肿瘤伴远处转移者。盆腔CT对肿瘤局部播散判断的正确性达90%。
MRI可从三个方位检查盆腔，对显示直肠癌非常理想。在T1加权像上，肿瘤呈低于或等于肠壁组织信号强度的软组织肿块，在T2加权像上肿瘤的信号强度增高，接近或超过脂肪组织的信号强度。在肠管内气体和肠壁外脂肪组织的对比下，肠壁增厚及腔狭窄易于发现。轴位扫描有利于观察肿瘤与肠腔的关系，矢状位及冠状位扫描有助于确定肿瘤的范围、大小及对邻近结构的影响以及盆腔淋巴结转移肿大。使用小视野和直肠内线圈，可观察到肿瘤对黏膜和黏膜下层的侵犯情况。
