可以通過詢問病史、臨床查體、X線攝片、磁共振成像(MRI)、核素掃描、計算機體層成像(CT)等方法對股骨頭壞死進行診斷。
一、臨床診斷
應仔細詢問病史，包括髖部外傷、應用皮質類固醇、飲酒或貧血史等。對臨床癥狀要明確疼痛部位、性質、與負重的關系等。查體應包括髖關節旋轉活動情況。
二、X線攝片
X線片對早期(0、I期)ONFH診斷困難，對II期以上的病變則可顯示陽性改變，如硬化帶、透X線的囊性變、斑點狀硬化、軟骨下骨折及股骨頭塌陷等。推薦取雙髖后前位(正位)和蛙式側位進行X線攝片，后者能更清楚顯示股骨頭壞死區的改變。
三、MRI
典型ONFH的T1加權相改變為股骨頭殘存骨骺線，臨近或穿越骨骺線的蜿蜒帶狀低信號區，以及低信號帶包繞高信號區或混合信號區。T2加權相可出現雙線征。
四、核素掃描
核素掃描診斷早期ONFH敏感性高而特異性低。采用99锝二磷酸鹽掃描若出現熱區中有冷區即可確診。但單純核素濃度(熱區)則應與其他髖關節疾病鑒別。此 檢查可用于篩查病變及尋找多部位壞死灶。單光子發射體層成像(SPECT)可增強敏感性，但特異性仍不高。
五、CT
對于II、III期病變，CT檢查可清楚顯示壞死灶的邊界、面積、硬化帶、病灶自行修復及軟骨下骨等情況。CT顯示軟骨下骨折的清晰度與陽性率優于MRI及X線片，加用二維重建可顯示股骨頭冠狀位整體情況。CT掃描有助于確定病灶及選擇治療方法。