鉴别诊断包括基底细胞癌，脂溢性角化症，发育不良痣，蓝痣，皮肤纤维瘤，各种型别的痣，血管瘤（特别是手和足），静脉湖，化脓性肉芽肿和疣。如果有疑问，必须进行稍超出病损的全层皮肤活检。对小病损行切除活检，对较大病损行切开活检。连续切片活检能确定黑素瘤的浸润深度，彻底的根治性手术必须在有明确的组织学诊断以后才可进行。

色素性损害需要切除或活检的标准有：病损近期增大，变黑，出血或溃疡变。但是，以上症状常表示黑素瘤已侵入皮肤深层。当皮损出现颜色改变（如褐色或黑色混有红，白或蓝色背景），可见到或能触及的不规则隆起，边缘呈角形锯齿或有切迹，则应对皮损立即进行活检，能作出早期诊断。对于色素性损害用皮肤镜（一种改良的浸油的眼镜）检查有助于区别黑素瘤和良性病损。

组织学判断治疗和预后主要通过显微镜观测黑素瘤组织学上的浸润深度而决定。组织学分级需要进行充分的活检。中枢神经系统和甲床下黑素瘤一般不用这些系统进行分类。

淋巴细胞的浸润深度反映了患者的免疫应答系统，与浸润的程度及预后有关。如果淋巴细胞仅在大多数表浅病损中浸润，则治愈的机会较大，反之，随着浸润的深度的增加，治愈的机会明显下降。