檢查
早期診斷有時較困難，必須詳細追問病史，家族史，進行細致的全身和眼部檢查，此外，還應行鞏膜透照，超聲波，FFA，CT及MRI等檢查，以期作出診斷。必要時需要取活檢進行組織病理學檢查，進一步確診。
組織病理：黑素細胞異常增生，在表皮內或表皮-真皮界處形成一些細胞巢。這些細胞巢大小不一，并可互相融合。巢內黑素細胞的大小與形狀，以及核的形狀存在著不同程度的變異。有絲分裂(包括異常的有絲分裂)較良性色素痣更為常見，腫瘤細胞胞質中有色素顆粒。在侵襲性惡性黑素瘤中，腫瘤細胞向真皮或皮下組織浸潤生長。免疫組織化學染色：腫瘤細胞S100陽性、HMB45陽性及MelanA陽性。
診斷鑒別
病理分級：
1.侵襲深度分級Clark(1969)在研究了黑瘤侵襲深度與預后的關系后，根據侵襲深度將黑瘤分為5級。分級越高預后越差。
Ⅰ級：瘤細胞限于基底膜以上的表皮內。
Ⅱ級：瘤細胞突破基底膜侵犯到真皮乳頭層。
Ⅲ級：瘤細胞充滿真皮乳頭層，并進一步向下侵犯，但未到真皮網狀層。
Ⅳ級：瘤細胞已侵犯到真皮網狀層。
V級：瘤細胞已穿過真皮網狀層，侵犯到皮下脂肪層。
2.垂直厚度分級Breslow(1970)研究了黑瘤垂直厚度與預后的關系，根據目鏡測微器測量的黑瘤最厚部分(從顆粒層到黑瘤最深處的厚度)，將黑瘤分為5級：
小于0.75皮膚惡性黑色素瘤、0.76～1.50皮膚惡性黑色素瘤、1.51～3.00皮膚惡性黑色素瘤、3.01～4.50皮膚惡性黑色素瘤和大于4.50皮膚惡性黑色素瘤。發現厚度越大預后越差。這一顯微分級法，以后被廣泛采用，并被證實對判斷預后具有重要價值。