1.X線檢查
向食管壁外生長的較大平滑肌瘤頂出縱隔胸膜至肺野中，可以從胸部平片上見到縱隔或肺野的軟組織陰影，在縱隔腫瘤的鑒別診斷上要考慮到本病。個別平滑肌瘤在平片上可見有鈣化灶。
X線食管鋇餐檢查：是本病的主要診斷方法，結合臨床表現，往往可以一次造影確診。腔內充盈缺損是主要表現，缺損呈圓形或橢圓形，邊緣光滑銳利，與正常食管分界清楚。
2.纖維食管鏡檢查
大部分平滑肌瘤可經過食管鋇餐診斷，加上纖維食管鏡（實際上常用纖維胃鏡）檢查，檢查準確率可達90%以上，可了解腫瘤的部位、大小、數目及形狀等。鏡檢能見到突出在食管腔中的腫物，表面黏膜完整光滑平展，皺襞消失，呈淡紅色半透明，肌瘤邊緣隱約可見，吞咽活動時，可見腫物上下輕度活動，管腔狹窄的不多。
3.CT及磁共振（MRI）檢查
食管鋇餐及纖維食管鏡檢查后大部分診斷可以明確，少數病例，特別是中段平滑肌瘤，有時易與主動脈瘤、血管壓迫或畸形相混淆，行CT及MRI檢查有助于鑒別診斷。CT還可以了解腫物向管外擴展的情況及準確部位，有助于手術方案及切口的設計，B超檢查也能發現某些腫瘤。