胃癌晚期診斷方法主要分為兩部分，即定性診斷和分期診斷。定性診斷是指胃鏡下活檢，分析病理類型，為診斷的金標準。分期診斷主要依靠CT、磁共振、PET-CT等影像學檢查和血清腫瘤標誌物檢查。胃癌分期診斷常用方法包括CT、磁共振、PET-CT，這幾項診斷各有優缺點，CT診斷空間分辨率較清楚，可以明顯看到腫瘤與血管、與周圍器官的關係，對診斷、手術、制定預後存在一定診斷價值。

磁共振對軟組織分辨率較高，可以診斷有無肝轉移、肝轉移個數。PET-CT可以明確有無全身轉移或全身微小轉移，在此方面具有優於磁共振、CT的價值。常用的血清標誌物是CA19-9、CEA、CA125，胃癌沒有特異性的腫瘤標誌物，但對胃癌診斷有價值的腫瘤標誌物主要包括CA19-9、CA724、CA125，CA125對判斷胃癌有無腹膜種植轉移有一定價值。此外，部分患者的甲胎蛋白會升高，稱為肝樣胃癌或分泌甲胎蛋白型胃癌，此類患者預後較差。