U di căn xương cần được nghĩ tới ở tất cả các bệnh nhân đau xương mà không rõ nguyên nhân, đặc biệt là những bệnh nhân có
Tổn thương xương do di căn từ ung thư tuyến tiền liệt thường có biểu hiện đặc xương, ung thư phổi thường là các tổn thương tiêu xương, ung thư vú có thể là tổn thương đặc xương hoặc phá hủy xương.
CT và MRI có độ nhạy cao để phát hiện ung thư di căn. Tuy nhiên, nếu nghi ngờ di căn, chụp xạ hình toàn bộ cơ thể thường được chỉ định, mặc dù độ nhạy cảm không cao. Xạ hình xương nhạy hơn Xquang trong các trường hợp di căn xương giai đoạn sớm và không có triệu chứng và có thể được sử dụng để quét toàn bộ cơ thể. Các tổn thương trên xạ hình xương thường được cho là tổn thương di căn nếu bệnh nhân có bệnh ung thư đã biết. Di căn nên được nghi ngờ ở những bệnh nhân có nhiều tổn thương trên xạ hình xương. Bệnh nhân có bệnh lý ung thư đã biết nhưng tổn thương trên xương là đơn độc thì tổn thương đó có thể là di căn hoặc không, do đó sinh thiết bằng kim nhỏ tại vị trí tổn thương thường được chỉ định để xác định tổn thương di căn. Ngày nay, PET-CT toàn thân thường được sử dụng trong một số khối u; nó đặc hiệu hơn xạ hình xương trong các di căn xương và có thể xác định được nhiều khối u di căn ngoài xương.
Nếu nghi ngờ di căn xương do phát hiện tổn thương đa ổ, cần đánh giá lâm sàng để phát hiện khối u nguyên phát (đặc biệt chú ý tới vú, tuyến tiền liệt, và tuyến giáp), Xquang ngực, Xquang tuyến vú và định lượng PSA. CT ngực, bụng và xương chậu cũng có thể phát hiện khối u nguyên phát. Tuy nhiên, sinh thiết xương, đặc biệt là sinh thiết bằng kim nhỏ hoặc kim lớn, là cần thiết nếu nghi ngờ khối ung thư di căn mà không tìm được khối u nguyên phát. Sinh thiết kết hợp với nhuộm hóa mô miễn dịch có thể cung cấp các bằng chứng xác định loại u nguyên phát.