Иногда диагноз варикоцеле может быть поставлен во время медицинского осмотра. Большой размер варикоцеле может придавать мошонке бугристый характер, таким образом, напоминая "мешок с червями".

При варикоцеле клинические симптомы могут не проявляться. Основой лабораторной диагностики является анализ эякулята (спермограмма). Диагностическим инструментальным методом выбора является допплеровское ультразвукового исследования (неинвазивное исследование) можно обнаружить анормальный кровоток. Цветное допплеровское ультразвуковое исследование определяет анатомо-функциональные особенности варикоцеле.

Цвет сигнала определяет ток крови и ее направление среди варикозно расширенных вен яичек. Характерный для варикоцеле обратный ток крови подтверждается изменным током, то есть длительно циркулирующей кровью  в большом объеме в варикозно расширенной системе вен. Варикоцеле также может быть обнаружено при помощи флебограммы – рентгеновского изображение, при котором внутривенно вводится специальное контрастное вещество для визуализации анормальных кровеносных сосудов; радионуклидной ангиографии, термографии, УЗИ.