Rola zabiegów diagnostycznych jest nieoceniona w sytuacjach, gdy pewna diagnoza jest niemożliwa do postawienia bazując na mniej inwazyjnych metodach (głównie radiologicznych). W trakcie zabiegu diagnostycznego pobiera się materiał z tkanki makroskopowo zmienionej nowotworowo, do badania mikroskopowego. Następnie trafia on do oceny histopatologicznej do pracowni patomorfologii, dla potwierdzenia lub wykluczenia rozpoznania pierwotnego nowotworu złośliwego lub jego nawrotu. Chirurg w trakcie zabiegu może niekiedy zbadać również inne układy i narządy (np. podczas operacji zwiadowczej jamy brzusznej) i ocenić stopień zaawansowania choroby dla wdrożenia najbardziej skutecznego leczenia.