胃SMTの診断にあたって最も有用なのは、胃カメラ（胃内視鏡検査）です。SMTでは通常、胃表面の粘膜は正常で、その下の粘膜下層を中心に腫瘤が局在するため、胃カメラ検査のみでは多くは確定診断にはいたりません。ただし胃迷入膵（異所性膵）はほとんどが前庭部に発生し、開口部様所見を伴っていることが多いため、見た目の所見や鉗子圧排でのやや弾力のある硬さ（弾性硬）から、大体の診断を付けることも可能です。
そのほか、内視鏡の鉗子口から細径プローブを出して行う超音波内視鏡検査（EUS）では、腫瘍径や局在する層（粘膜下層由来や、筋層由来など）、内部の性状などが分かり、また造影CT検査では腫瘍径や血流の多寡、内部構造の均一性の評価などが可能です。造影CT検査はきわめて客観性をもった検査といえますが、小さな病変では胃がしぼんだ状態だと評価が難しく、バリウム検査で用いられる発泡剤と200mL程度の水を服用した状態で撮像することによって、胃が膨らんだ状態での撮像ができるようになるため、病変の評価をしやすくなります。

胃カメラ検査で生検を行うことで組織病理学的検査を行うこともありますが、SELに含まれる胃神経内分泌腫瘍では診断にいたることが多い一方で、GIST・神経鞘腫・平滑筋腫など筋層由来のSMTでは診断にいたることはほぼありません。脂肪腫や迷入膵（とくに開口部を狙撃生検した場合）では、粘膜下層に局在するため確定診断できることもありますが、同一部を何回か掘っていくボーリング生検を要することが通常です。脂肪腫は生検鉗子で圧排した際に軟らかく、また病変が露呈するとキラキラと黄色く光る脂肪組織があふれ出てくるため（naked fat sign）それも鑑別のヒントとなります。GIST・神経鞘腫・平滑筋腫では、かなり深めにボーリング生検をしたり、狭い領域の粘膜切除を行ってからボーリング生検を行ったりして診断することも可能ですが、あまり一般的とはいえません。ただし組織が採取できても、一般的なHE染色での検査では鑑別は難しく、通常は免疫染色を要します。紡錘形細胞がC-kit陽性ならGIST、デスミン陽性なら平滑筋腫、S-100陽性なら神経鞘腫となります。またより確実に組織を採取するためには、専用機を用いてEUSを行い、その先から穿刺針を用いて行う超音波内視鏡下穿刺吸引法（EUS-FNA）を施行する必要があります。

胃SMTのうち、比較的大きなものや明らかな増大傾向のあるもの、また表面の発赤や凹凸が目立つものや、潰瘍化を生じているものなどではGISTの可能性が高いと考える必要があります。ただしGIST以外の、たとえば神経鞘腫などでもまれな悪性化や良性でも巨大なものなどでは、潰瘍化しての出血は決して珍しくはなかったりもします。胃SMTの検査にあたっては、内視鏡検査や他の画像診断を用いて、治療を要することが比較的多いGISTの可能性がどの程度あるかを判別していくことがとても重要となってきます。