Theo Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ, các bác sĩ chẩn đoán ung thư da sau khi khám ban đầu, xem xét bệnh sử của bệnh nhân, kiểm tra các mảng da và sinh thiết các tế bào da bị tổn thương. Mặc dù kiểm tra bằng mắt của địa điểm, được gọi là nội soi da, vẫn là một phần của cuộc điều tra ban đầu, các bác sĩ không xác nhận chẩn đoán ung thư cho đến khi họ xem kết quả sinh thiết, Viện Da liễu Hoa Kỳ lưu ý.
Theo Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ, các bác sĩ lấy mẫu da để làm sinh thiết bằng các phương pháp khác nhau tùy theo loại ung thư mà bác sĩ da liễu nghi ngờ. Sinh thiết cạo râu sử dụng dao mổ để loại bỏ một lớp da mỏng có thể gây chảy máu nhẹ. Sinh thiết đục lỗ sử dụng một dụng cụ trông giống như một máy cắt bánh quy và loại bỏ các lớp da sâu hơn. Bác sĩ da liễu có thể phải khâu vết thương do sinh thiết đục lỗ. Chọc hút kim nhỏ có thể phát huy tác dụng nếu ung thư da hoặc khối u ác tính lan đến các bộ phận khác của cơ thể, chẳng hạn như các hạch bạch huyết.Theo Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ, khi bác sĩ lấy mẫu, ông sẽ gửi các tế bào da đến phòng thí nghiệm để lấy kết quả. Các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm thực hiện ba xét nghiệm cơ bản trên các mẫu, sau đó các bác sĩ xem xét tốc độ tái tạo của tế bào ung thư và độ dày của khối u. Tốc độ phân chia tế bào và độ dày của khối u giúp các bác sĩ ung thư phân giai đoạn ung thư da để họ có thể xác định phương pháp điều trị khả thi.