多发性骨髓瘤的诊断主要依据临床表现、实验室检查和影像学检查等综合判断。一般来说，通过相关检查发现异常的单克隆免疫球蛋白、骨髓中浆细胞比例异常增高等情况来确诊。
实验室检查方面
血清蛋白电泳： 约90%的患者会出现异常，可发现M蛋白峰。通过血清蛋白电泳能够初步筛查出可能患有多发性骨髓瘤的患者，它可以检测出血清中不同蛋白成分的比例变化，当出现异常的单克隆蛋白峰时，提示可能存在浆细胞克隆性增殖。骨髓穿刺检查： 骨髓中浆细胞增多是重要指标，一般骨髓中浆细胞比例超过10%就需要高度怀疑多发性骨髓瘤。而且这些浆细胞多为异常的浆细胞，形态上可能有异常改变，如核仁明显、细胞质染色异常等。
影像学检查方面
X线检查： 常见的表现有骨质疏松，多发生在颅骨、骨盆、脊柱等部位，严重时会出现溶骨性病变，表现为圆形或椭圆形的穿凿样缺损，这种缺损边缘清晰，大小不等。例如在颅骨X线片上可看到多个大小不一的圆形透亮区，像被虫蛀过一样。CT及MRI检查： 对于早期的溶骨性病变以及骨髓病变的评估更敏感。CT可以更清晰地显示骨质破坏的细节，MRI则能更早发现骨髓内的异常信号改变，有助于早期诊断多发性骨髓瘤，尤其在发现脊柱等部位的早期病变时更具优势。
相关生化指标方面
血钙： 约半数患者会出现血钙升高，这是因为骨髓瘤细胞破坏骨质，使钙释放进入血液。血钙升高可能导致患者出现乏力、恶心、呕吐等症状，如果血钙持续升高超过正常范围（正常血钙值约2.25 - 2.58mmol/L），需要考虑多发性骨髓瘤的可能。血肌酐： 肾功能受损时血肌酐会升高，多发性骨髓瘤患者由于骨髓瘤细胞分泌的物质等原因可能影响肾功能，导致血肌酐水平超出正常范围（男性正常约53 - 106μmol/L，女性约44 - 97μmol/L），通过检测血肌酐可以辅助判断患者的肾功能情况以及多发性骨髓瘤对肾脏的影响程度。