原発性肝癌は、臨床検査や画像検査によって他の疾患と鑑別・診断できる。
原発性肝癌の診断基準は、(1)2cmを超える病変を伴う2つの典型的な肝癌の画像所見（US、強化CT、MRI、選択的肝動脈造影）、(2)2cmを超える病変を伴う1つの典型的な肝癌の画像所見と400ng/mLを超えるAFP、(3)肝生検陽性である。
高リスク群（さまざまな原因による慢性肝炎、肝硬変、35歳以上のHBVまたはHCV感染者）では、6～12ヵ月ごとにAFP検査とUSスクリーニングを行うことが、原発性肝細胞癌の早期診断に役立つ。
原発性肝癌は、しばしば二次性肝癌、肝硬変、肝膿瘍との鑑別が必要である。
1.続発性肝細胞癌：呼吸器、消化管、泌尿生殖器、乳房などから発生した癌病巣が肝臓に転移することが多く、特に大腸癌が最も多く、多発性結節を呈する。
2.肝硬変性結節：強調CT/MRIで病変の動脈性増強が認められ、fast-in-fast-outであれば肝細胞癌と診断される。増強がなければ肝硬変性結節と考えられ、AFP＞400ng/mLであれば肝細胞癌の診断に有用である。
3.肝膿瘍：臨床症状として、発熱、肝臓部の疼痛、明らかな圧迫痛、白血球数と好中球数の上昇などがある。 必要であれば、超音波ガイド下で診断的穿刺や薬物実験的治療を行い、診断をはっきりさせる。
原発性肝細胞癌が疑われる場合は、積極的な診察と標準的治療が勧められる。