许多原发性肝癌病人并没有症状，有些会出现黄疸（皮肤、结膜变黄，尿液颜色变深，大便颜色变浅）、周身不适、厌食、消瘦、发热、乏力、胃胀、搔痒、下肢肿胀、或虚弱的感觉。也有病人会出现腹部疼痛或不适的症状。

原发性肝癌通常通过血液学检测、影像学、手术活检或腹腔镜或联合上述方法来诊断。血清甲胎蛋白检测和肝脏超声经常使用来作为高危人群（包括乙肝丙肝病毒感染者）的监测手段。由于健康人群发生肝癌的风险较低，因此这些检查并不用于普通人群的监测。

肝细胞癌是原发性肝癌中最常见的类型，甲胎蛋白作为肝脏发生的蛋白，其在血清中升高是发生肝细胞癌的一个重要指征。如果怀疑肝癌，需进一步化验肝功能情况。这些化验可以帮助医生明确肝脏的条件。由于充分的肝癌治疗需要切除肝癌病灶周围的相当一部分正常肝组织，因此对于血液学检测存在肝硬化等伴随疾病的患者可以采用其他治疗。

无创影像诊断技术

目前影像诊断技术已经可以准确的显示肿瘤有关的重要信息，包括肿瘤的大小、密度、性质等。这些技术可以用来估计肿瘤对治疗的反应。最经常使用的非侵袭性影像学诊断技术包括：

CT扫描

该技术可以在血流通过肝脏的三个不同时相进行扫描，使得癌症检测更容易。CT扫描还能够了解胆囊或胆管内肿瘤生长的范围以及肿瘤细胞是否扩散至淋巴结或其他周围脏器。

核磁共振

核磁共振可以显肝脏和肝周器官内肿瘤生长的范围以及肿瘤与血管的关系，由此决定肿瘤是否可以手术切除。

核磁共振成像胰胆管造影

核磁共振成像胰胆管造影可以详细的检查肝脏和周围脏器情况，用来决定肿瘤分期。

超声

该技术可以检测肿瘤的位置和数量以及对血管的侵袭情况（肿瘤越靠近血管越难以切除）。超声还可以用来区分良恶心肿瘤。

有创诊断技术

经常使用的侵袭性影像学诊断技术包括：活检、内镜、腹腔镜和胆道造影。