Existem alguns exames chamados não-invasivos que levantam a suspeita da presença de uma endometriose. Um dos mais utilizados é a ultra-sonografia (ou ecografia). Trata-se de método diagnóstico freqüentemente solicitado e que tem a capacidade de detectar cistos de endometriose (endometriomas), principalmente quando medem mais que 1,0 cm e se situam no ovário. O espessamento e/ou a invasão de órgãos acometidos, como é o caso da bexiga e do intestino, podem também ser verificados. Mais recentemente a ressonância magnética vem sendo solicitada como método de imagem útil para o diagnóstico e o estadiamento da doença, sobretudo nos casos de endometriose do septo reto-vaginal (chamada no passado de endometriose profunda).
Níveis sanguíneos elevados do marcador Ca 125 também podem reforçar a suspeita da existência de endometriose. Entretanto, este exame poder ter seus níveis alterados na vigência de outras alterações, apresentando assim uma baixa especificidade. Dentre as formas atualmente disponíveis para se diagnosticar a endometriose nenhum é tão preciso quanto a vídeolaparoscopia, sendo por isto considerada como o “padrão ouro” para o seu diagnóstico. Realizada em ambiente hospitalar e sob anestesia geral a vídeolaparoscopia (ou simplesmente a “vídeo”) permite a detecção e o tratamento através da cauterização de focos, da ressecção de endometriomas ou simplesmente desfazendo cicatrizes (lise de aderências). A análise microscópica dos fragmentos biopsiados ou retirados confirma o diagnóstico histopatológico da doença.