急性骨髓炎时触诊患病部位出现皮温升高、压痛，患者往往因为疼痛不能配合检查。如果表面的软组织出现脓肿时，触诊可有波动感。慢性骨髓炎时可有局部窦道流脓、皮肤色素沉着、瘢痕形成或肢体畸形等表现，急性期亦可出现红肿、皮温升高、压痛等。当然，部分患者有时也可无明显症状体征。
往往提示体内存在明显的炎症。急性骨髓炎时白细胞计数增高，中性粒细胞占90%以上；血沉（ESR）加快；C-反应蛋白升高。
慢性骨髓炎时白细胞计数往往不高，有文献表明白细胞升高的患者仅占35%左右，但部分可出现血沉（ESR）加快。
血培养可以发现致病的细菌菌种，阳性率约为50%~75%，在寒战高热时抽血培养，阳性率较高，应用抗生素治疗者阳性率相对较低。
局部脓肿分层穿刺常用于急性骨髓炎局部脓肿形成后，在疼痛最明显的部位进行穿刺，抽取脓液进行涂片和培养，可以发现脓细胞和细菌。有助于明确感染的病原体，了解致病菌对哪种抗生素敏感。
术中取病灶行组织病理学检查是诊断骨髓炎的“金标准”。而细菌培养不但可以明确骨髓炎的诊断，还可以进行药敏试验，根据细菌对各种抗生素的敏感性选择敏感抗生素。
发病初期（2周内），X线常无明显的骨质改变。发病2~3周后，可以出现虫蚀样的骨质破坏，骨表面可出现葱皮样的骨膜反应。随着时间的推移，可以出现游离死骨。
CT检查可以同时显示骨髓腔的改变，周围软组织的病变、新骨形成和骨质破坏，对探测死骨尤其有用。
MRI检查对早期的骨髓炎具有独特优势，软组织病变的显现较X线和CT检查也更为清晰，可以早期发现髓腔内病变并评估病情严重程度。此外，MRI检查对手术方案的制定具有重要的指导意义。
骨髓炎局部的白细胞能摄取骨显像剂67Ga，在炎症区域即可出现67Ga的浓聚，故可通过放射性核素检查，在发病的24小时内发现炎性病灶，有助于早期诊断和鉴别诊断。
为了明确死骨或骨腔与窦道的关系，可用碘油或12.5%碘化钠溶液作窦道造影。
