根據臨床表現，皮損特點，組織病理特征性即可診斷。
在影像學上，惡性組織細胞瘤須同纖維肉瘤、溶骨型骨肉瘤、淋巴瘤、溶骨性骨轉移瘤鑒別。在組織學上，須同纖維肉瘤（梭形細胞多，鯡骨樣結構）、骨肉瘤（腫瘤性成骨）鑒別，在纖維肉瘤和骨肉瘤中見到的類似惡性組織細胞瘤區域，須進一步研究。在惡性組織細胞瘤的診斷不肯定或不明確的情況下，診斷必須基于充足而大量的組織學切片。此外，惡性組織細胞瘤的組織學鑒別診斷還包括癌的骨轉移，它們較長的細胞排列成模糊的板層狀結構，而惡性組織細胞瘤的細胞也可有上皮樣外觀，并可聚集為成組的小泡狀。