Un quadro clinico suggestivo per adenomiosi deve essere indagato ricorrendo all'ecografia tradizionale e/o transvaginale. Tali metodiche di immagine, dimostrando un miometrio irregolarmente ispessito ed eterogeneo, sono spesso da sole sufficienti a porre diagnosi differenziale con la leiomiomatosi uterina. Nei casi dubbi è possibile ricorrere alle immagini con le comuni sequenze di risonanza magnetica, metodica in grado di discriminare tra piccoli leiomiomi diffusi e l'adenomiomatosi. La diagnosi definitiva viene posta attraverso l'esame istologico del pezzo operatorio.