Найчастіше використовується рентгенологічне дослідження. На знімках виявляється звуження суглобової щілини, сплощення і деформація суглобових поверхонь, підвивихи, порушення осі кінцівок. У кісткової тканини з'являються кісти (порожнини, заповнені мертвою тканиною) в місцях, які найбільше піддаються механічному тиску. Також ознакою артрозу є утворення остеофитов - крайових кісткових розростань. Спочатку краю суглобових поверхонь загострюються, а потім на них наростають помітні кісткові шипи. Варто зазначити, що ураження суглобів, виявлені при рентгенографії, не завжди відповідають больовим відчуттям пацієнта. Невеликі зміни, видні на знімках, можуть супроводжуватися сильним болем. У той час як більш значна деформація суглобів, виявлена ​​при рентгенографії, може не турбувати пацієнта.

Також використовується ультразвукова діагностика артрозу. Це досить надійний і нешкідливий метод. При ньому можна визначити остеофіти, витончення хрящів, зміни в навколосуглобових м'яких тканинах і т.д. Крім того, може застосовуватися комп'ютерна та магнітно-резонансна томографія.