Cancerul de sân poate fi diagnosticat prin efectuarea unor teste imagistice, precum mamografia sau ultrasunetele mamare, și prin biopsia unui eșantion de țesut. Mamografia este cel mai utilizat test imagistic pentru detectarea cancerului de sân și poate detecta nodulii care nu pot fi simțiți prin palpare. Ultrasunetele mamare pot fi folosite în cazul femeilor cu sânii densi sau cu istoric familial de cancer de sân. Biopsia constă în îndepărtarea unei mici bucăți de țesut din sân, care este apoi examinată în laborator pentru detectarea celulelor canceroase.