Des examens radiologiques sont nécessaires : échographie, scanner, IRM, ou plus rarement PET-scan, pour affiner le diagnostic. Dans 10% des cas, on retrouve une atteinte à distance (métastase). D'autres examens peuvent être demandés pour évaluer le fonctionnement de l'autre rein, avant de prendre une décision.

Scanner : Cancer du rein droit (la lésion est entourée)

Dans certains cas, la tumeur comporte un kyste. Elle est dite kystique. Néanmoins, cela représente un très faible pourcentage des kystes rénaux. Une classification dite de "Bosniak" est utilisée pour déterminer le risque de retrouver un cancer en son sein. Cette classification va de Bosniak 1 (kyste banal ne nécessitant pas de surveillance) à Bosniak 4 (cancer kystique). En cas de risque élevé (> 50%), soit pour les kystes Bosniak 3 et 4, une chirurgie est proposée.

Scanner : kyste banal (bénin)du rein gauche (Bosniak 1)

 Scanner : kyste atypique très suspect du rein gauche,

comprenant des végétations (Bosniak 4)

Une biopsie peut être proposée, si le résultat peut influencer les propositions thérapeutiques, notamment s'il existe un doute avec une lésion bénigne. Elle n'est pas obligatoire si le diagnostic radiologique ne pose pas de problème particulier. Elle peut être réalisée dans certains cas sur des tumeurs kystiques douteuses.

La biopsie est réalisée sous contrôle d'un scanner ou d'une échographie.

Compte tenu de la petite taille de la biopsie, il existe une marge d'incertitude que seule l'analyse complète de la tumeur peut lever. C'est d'autant vrai que la lésion est petite et il est désormais classique d'attendre qu'une tumeur du rein mesure au moins 1,5 à 2 cm pour en proposer la biopsie, sous certaines conditions.

Dans certaines situations, on réalise une scintigraphie (DMSA) en médecine nucléaire, afin d'évaluer le risque d'insuffisance rénale après ablation du rein.