Ante una lesión sospechosa de cáncer de piel, el médico le realizará una serie de pruebas:

Examen de la piel, para detectar lunares, manchas de nacimiento u otras áreas pigmentadas con aspecto anormal en cuanto a color, tamaño, forma o textura. Además el médico realizará inspección del resto del cuerpo incluyendo las zonas ganglionares próximas a la lesiçón sospechosa, así como el fondo de ojo y las mucosas (oral, rectal…).

 
Biopsia: consiste en tomar una muestra del lunar sospechoso. Si es posible se realiza una biopsia que extirpe la lesión por completo.   Si la lesión está debajo de la uña  se recomienda extirpar la uña, total o parcialmente. A veces hay que tomar biopsia de las mucosas: oral o genital. Un patólogo lo analizará en un microscopio para determinar si existen células cancerosas.

El resultado de la biopsia debe incluir el nivel de profundidad de la invasión tumoral en milímetros, para orientar pronóstico y tratamiento, y debe determinar si los márgenes de resección son adecuados.

Pruebas diagnósticas adicionales: En raras ocasiones, los melanomas se propagan con tanta rapidez que la persona puede tener el melanoma diseminado a ganglios linfáticos u otros órganos del cuerpo. En ocasiones es necesario realizar biopsias (toma de tejidos) en ganglios linfáticos que están cerca del melanoma. Particularmente en los pacientes con melanomas en Estadio III se necesita estudio de extensión que comprende exámenes radiológicos del cerebro, cuello, tórax, abdomen y pelvis y huesos, (radiografías, ecografías, tomografía computerizada o resonancia magnética nuclear, tomografía de emisión de positrones  y a menudo gammagrafía ósea). Los pacientes con melanomas en Estadio I o II se pueden realizar estos estudios, aunque no son imprescindibles.