尽管钡剂X线检查可确诊食管梗阻性病变，而胃镜加活检和细胞学检查是更好的诊断方法.尽管活检阳性率可达70%，但细胞刷检查阳性率超过95%.最常见肿瘤是上皮细胞癌，那些在食管胃交界处外的肿瘤，30%~40%是腺癌。
钡剂X线检查可以在做胃镜前进行，它显示肿瘤部位情况，以减少内镜插入不慎而引起穿孔或损伤的危险.钡剂X线检查还可以显示肿瘤的阻塞程度，了解咳嗽和吸入困难是否是由阻塞或致食物和唾液反流入气管或气管食管瘘所引起。
内镜检查可进行诊断性活检和细胞刷检查，并可测定肿瘤大小和确定肿瘤部位(与环咽和膈的关系).也可以在内镜下扩张食管或安置Stent固定模以维持食管内腔的口径或闭合气管食管瘘。
颈部，腹部，腹部和盆腔CT通过了解淋巴结肿大，远处脏器转移而有助于分期和恶性液体收集(胸腔渗液和腹水)，并有助于确定手术的可能性，放疗范围定位和预后.磁共振的费用超过CT，而且并无特殊的优越性，由于缺乏好的口服对比造影剂而应用受到限制。
超声内镜是一种更新的技术，它可以详细测量肿瘤在壁内(食管壁内)扩展范围和附近淋巴结受累情况.然而这种技术只是在少数具有特殊设备和技术的中心使用
食管测压和放射性同位素闪烁成像对于诊断食管癌帮助不大。
