医師の視診や触診を受けた後、超音波（エコー）検査や、CT検査・MRI検査・PET-CT検査などの画像検査（画像診断）でがんの大きさや深さ、がんが全身に広がっていないかどうかを調べます。また、がん細胞を採取して行う細胞診・組織診検査でがんの性質を調べます。
１．視診
医師が口の中に光をあてながら舌を直接観察して、がんが疑われる部分の大きさや形を確かめます。このとき、粘膜が白く変化する白板症などの異常の有無、虫歯やインプラント、かぶせ物の状態なども確認します。
２．触診
医師が口の中に指を入れてがんがあると疑われる部分に直接触れ、大きさや硬さ、広がりなどを調べます。さらに、首をさわって、リンパ節の腫れがあるかも確かめます。
３．超音波（エコー）検査
超音波を体の表面にあて、臓器から返ってくる反射の様子を画像にする検査です。舌がんの深さや広がりにくわえ、頸部リンパ節への転移の有無を確認します。
４．細胞診・組織診検査
病変の一部を採取し、顕微鏡で詳しく観察する検査です。ブラシや綿棒などで舌の表面をこすって細胞をとる「細胞診」と、鉗子などの器械で組織の一部を採取する「組織診」があります。がん細胞の有無や、どのような種類の細胞で構成されているか（組織型）、検査した細胞が正常な細胞とどのくらい異なっているか（異型度）などを調べます。
５．CT検査
体の周囲からX線をあてて撮影することで、体の断面を画像として見ることができる検査です。がんの大きさ、深さや広がり、リンパ節、他の臓器への転移の有無を調べるときに行われます。造影剤を注射して撮影すると、がんの広がりやがんが周りの臓器に浸潤しているかなど、詳しく確認することができます。主にステージ（病期）診断に用いられます。
６．MRI検査
強力な磁石と電波を使用して撮影することで、体のさまざまな断面を画像として見ることができます。CT検査と組み合わせることで、がんの広がりや深さ、他の臓器やリンパ節への転移についてより正確に把握できるようになります。CT検査と同様に、造影剤を注射して撮影することで、より詳しく検査をすることができます。
７．PET-CT検査
PET検査は、放射性物質を付加したブドウ糖液を注射し、がん細胞に取り込まれた放射性物質の分布を撮影することで全身のがんの有無や広がりを検出する検査です。一般的にはCT検査を併用したPET-CT検査を行います。重複がんの有無の確認や、正確なステージ（病期）の確定のために行うことがありますが、がんの種類や大きさによって、診断の精度が異なります。
８．上部内視鏡検査（胃カメラ）
舌がんでは、上部消化管内視鏡検査（胃カメラ）で咽頭・食道・胃などに重複がんがないかを調べることがあります。この検査は、鼻腔や咽頭に局所麻酔をかけ、咽頭反射（のどへの刺激による吐き気）と表面の痛みを除いた後、内視鏡を鼻や口から入れて、咽頭・食道・胃などを確認します。
９．腫瘍マーカー検査
腫瘍マーカー検査は、がんの診断の補助や、診断後の経過や治療の効果をみることを目的に行います。腫瘍マーカーとは、がんの種類によって特徴的に作られるタンパク質などの物質で、がん細胞やがん細胞に反応した細胞によって作られます。しかし、腫瘍マーカーの値の変化だけでは、がんの有無やがんが進行しているかどうかは確定できません。また、がんがあっても腫瘍マーカーの値が高くならないこともあります。そのため、がんの有無やがんがある場所は、画像検査などの結果も合わせて総合的に判断します。
舌がんでは、現在のところ、診断や治療効果の判定に使用できるような、特定の腫瘍マーカーはありません。