1、實驗室檢查：
（1）血常規：出血的早期，紅細胞計數、血紅蛋白量和血細胞比容無明顯變化。3~4小時後因擴容治療或組織液代償性滲入血管內補充血漿容量，血紅蛋白和紅細胞因稀釋而數值降低。上消化道大量出血後2~5小時，白細胞計數可升至10~20×10^9/L，出血停止後2~3天恢復正常。
（2）腎功能：由於血紅蛋白的分解，腎小球濾過率降低，可出現血尿素氮增高，24~48小時達到高峰，一般3~4天降至正常。血尿素氮/血肌酐比值大於25∶1提示上消化道出血。
（3）肝功能：部分患者同時伴有膽紅素及轉氨酶升高。
（4）糞便常規：糞便隱血試驗陽性，直接提示消化道出血。
2、內鏡檢查：
（1）胃鏡檢查：有助於確定出血的原因，判斷再出血危險性、及時採用止血措施，從而改善患者的轉歸，是上消化道出血患者首選的診斷方法。當生命體徵平穩後，應在24小時內對急性上消化道出血患者進行胃鏡檢查。早期檢查(24小時內)能夠顯著減少患者死亡率、手術治療率、再出血風險，縮短住院時間。
3、膠囊內鏡及小腸鏡：膠囊內鏡是診斷上消化道出血的一線檢查方法。 該檢查在出血活動期或靜止期均可進行，對小腸病變診斷陽性率在60%~70%左右。在此基礎上發現的病變，可用推進式小腸鏡從口側或肛側進入小腸，進行活檢或內鏡治療。
4、影像學檢查：
（1）X線鋇餐檢查：最好在出血停止和病情基本穩定後進行。但因急性胃黏膜損害與淺小潰瘍可在短期內癒合，故陽性率較低。
（2）CT與CTA：在顯示消化道活動性出血方面準確性高達98%。且CT檢查普及度高、檢查時間短、為無創檢查。目前已成為急性消化道出血影像學檢查的首選方法。完整的三相掃描(CT平掃、動脈相及門靜脈相)能夠為正確診斷上消化道出血提供必需的信息。
（3）選擇性血管造影：可用於原因不明的反覆消化道出血。對急性上消化道大出血、血流動力學不穩定且不能內鏡檢查或者內鏡檢查未能明確出血部位時，首選此項檢查。在診斷的同時可行動脈栓塞止血。
（4）放射性核素檢查：消化道出血時，通過核素鍀99m標記紅細胞掃描的方法，可以觀察到放射性標記的血液滲出至血管外。內鏡檢查未能確定出血部位且仍有活動性出血者，可採用此項檢查。
5、手術探查：各種檢查不能明確出血灶，持續大出血危及病人生命，必須手術探查。有些微小病變特別是血管病變手術探查不易發現，此時可藉助術中內鏡檢查幫助尋找出血灶。