El diagnóstico nos vendrá dado por el estudio histológico del tumor (biopsia). En general el diagnóstico correcto, salvo localizaciones extranodales, vendrá del estudio de un ganglio linfático. Puede que en ocasiones, más raras, se pueda hacer por una punción aspiración con aguja fina (PAAF). 

A veces se precisa de la ayuda de un estudio radiológico para guiar la PAAF porque el ganglio se encuentre muy profundo o bien incluso recurrir a laparotomía o laparoscopia para obtener la biopsia.

Se suele precisar estudios inmunológicos, citogenéticos o moleculares para completar el diagnóstico o disponer de un pronóstico adecuado. En general, para este tipo de estudios se precisa de un ganglio completo y puede que el material obtenido por PAAF resulte insuficiente para ellos. 

Otro tipo de pruebas diagnósticas son:

• Biopsia de médula ósea obtenida por la inserción de una aguja en el hueso de la cadera o del esternón y su estudio por un patólogo. La médula ósea se encuentra infiltrada en el 30% al 50% de todos los linfomas no Hodgkin. Su infiltración es más frecuente encontrarla entre los linfomas indolentes o de bajo grado, entre el 40-90% y es del 18% al 36% entre los linfomas agresivos.
• Estudio completo de sangre (glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas), bioquímica general con LDH, calcio y función renal (creatinina). 
• Estudios de imagen:
  • Radiografía simple de tórax: se pueden observar áreas de consolidación, masas o nódulos. También se puede ver afectación de los ganglios del mediastino (masa mediastínica), y ocasionalmente afectación pleural.
  • TAC toraco-abdominal y pélvico. El estudio se basa en una serie de imágenes tomadas cada pocos centímetros por una máquina de rayos X y que se reconstruyen en un ordenador. Ello nos dará una visión global de la extensión de la enfermedad y la posible afectación o no de órganos como hígado, tracto gastrointestinal o genitourinario.
  • Otros estudios se podrán efectuar en función de la sintomatología del paciente o la localización del tumor, por ejemplo, estudio mediante resonancia magnética nuclear del sistema nervioso central cuando existan síntomas o signos neurológicos o que por la determinada histología del linfoma presente un alto riesgo de diseminación al sistema nervioso central. Es posible que en estos casos, se precise también un estudio del líquido cefalorraquídeo que obtendremos mediante una punción con aguja fina en la parte inferior de la columna vertebral (punción lumbar).
  • El estudio óseo no es una práctica rutinaria pero se realizarán ante la presencia de dolor óseo o sospecha de fractura patológica. La mayoría de las lesiones óseas serán osteolíticas, en contraste con las provocadas por el linfoma de Hodgkin que son predominantemente osteoblásticas.
  • Sobre la utilidad de la tomografía por emisión de positrones (PET) hay más controversia. Parece ser más sensible que la TAC para detectar enfermedad, aunque existe disparidad por tipos histológicos, presenta falsos positivos, (captaciones en zonas donde no hay tumor) y su verdadero papel está por determinar. Además, existe una accesibilidad actualmente limitada. Tiene un alto valor predictivo negativo por lo que su utilidad puede ser mayor en documentar la calidad de la respuesta al finalizar el tratamiento. También se puede emplear el estudio por rastro con Galio, un isótopo radioactivo que se inyecta por una vía venosa periférica y que se deposita en zonas de sospecha tumoral. También tiene falsos positivos, de los que se deben sospechar si son en lugares de afectación atípica. El PET nunca remplazará el valor de la biopsia.