Como a paciente não costuma apresentar sintomas nas fases mais iniciais da doença, o diagnóstico do câncer de ovário é geralmente feito por ocasião de exames clínicos e ginecológicos de rotina ou quando surgem os sinais sugestivos.
Infelizmente, não há exame preventivo para diagnóstico precoce, como no caso do Papanicolaou para o câncer do colo de útero. A ultrassonografia transvaginal nem sempre permite chegar ao diagnóstico enquanto o tumor se acha restrito ao ovário.
Exames de imagem como tomografia computadorizada ou ressonância nuclear magnética podem ajudar a avaliar a extensão da enfermidade.
Nos casos em que existe ascite (acúmulo de líquido no abdome), a punção com agulha permite coletar o líquido da cavidade abdominal, para pesquisar se há células malignas em seu interior. Outro exame auxiliar é a dosagem da proteína (ou antígeno) CA125 no sangue.
É comum que o CA125 esteja elevado no câncer de ovário, mas o valor encontrado deverá ser interpretado em conjunto com os demais dados clínicos e exames de imagem. O CA125 também pode se elevar devido a causas benignas.