直肠癌可以通过多种检查方式来发现，常见的检查方法包括直肠指检，大约70%的直肠癌可通过直肠指检被发现。
直肠指检：
简单快捷的初步检查： 医生戴上手套，将手指伸进患者肛门进行触摸。直肠指检操作方便，能初步了解直肠内是否有肿块、肿块的大小、质地、位置等情况。一般来说，距离肛门7 - 10厘米以内的直肠病变大多可以通过直肠指检发现。
肠镜检查：
结肠镜检查： 结肠镜可以直接观察直肠和结肠的内部情况，能清晰看到肠道黏膜是否有病变，如溃疡、息肉、肿瘤等。检查前需要进行肠道准备，通常要在检查前1 - 2天开始进食流质或半流质饮食，检查当天进行肠道清洁，将肠道内的粪便排空，以保证视野清晰。乙状结肠镜检查： 乙状结肠镜主要检查直肠和乙状结肠部位，相对结肠镜操作相对简单，检查前也需要进行肠道准备。它可以发现乙状结肠及直肠的病变，但对于更近端的结肠病变可能无法观察到。
影像学检查：
腹部超声检查： 腹部超声可以了解直肠癌是否向周围组织浸润以及有无肝转移等情况。不过，对于肠道内病变的观察不如肠镜直观。CT检查： 盆腔CT可以清晰显示直肠癌肠壁增厚的情况、周围组织受累的范围以及盆腔内淋巴结转移的情况等。一般在进行CT检查时，需要口服和静脉注射造影剂来增强扫描效果，有助于更准确地判断病变范围。磁共振成像（MRI）检查： MRI对直肠癌的诊断价值较高，能够更清晰地显示肿瘤与周围组织的关系，尤其是对肿瘤侵犯肠壁的深度、盆腔淋巴结转移等情况的判断比CT更准确。