組織病理學改變：皮膚惡性黑色素瘤的瘤細胞類似良性痣細胞，但異型性明顯，有以下幾種瘤細胞：①樹枝狀細胞，比正常黑色素細胞大，分支少;②大的上皮樣細胞，很多腫瘤中都可出現，胞體大，輪廓清楚，偶有胞膜彼此連接呈合體狀，胞質淡染，絲網狀或點狀，核圓形或橢圓形，染色質粗或細顆粒狀，核仁明顯，胞質有黃褐色細小的或粗的色素顆粒;③小痣樣細胞，比良性痣細胞大，胞質不如大上皮樣細胞豐富，與良性痣細胞不同之點是核比較大，數目較多，染色質較分散，可見核分裂象;④梭形細胞，核橢圓形，較長，隨機排列，色素多少不等;⑤怪異細胞，單核、雙核(核呈豆瓣狀)或多核巨大怪異細胞。細胞漿無色素者，可用Fontana染色，有些胞質內可顯示色素顆粒。行電鏡檢查可見胞質內有黑色小體。
來源于痣的惡性黑色素瘤，對惡性黑色素瘤標本作連續切片觀察，發現約有50%淺表擴散性惡性黑色素瘤，其病變的底部有痣細胞，20%結節性黑色素瘤伴痣細胞。良性痣者：表皮真皮交界帶細胞巢的大小和形狀較一致，有規則的分隔，細胞巢排列緊密，每個細胞較一致，無異型性，亦無核分裂，痣細胞呈成熟的表現，即淺層細胞較大，越到深部，細胞越小，無炎癥反應。惡性痣者：交界處細胞巢大小不一，常較大，且互相融合，細胞較松散，可向水平方向擴展，細胞分散于表皮全層，個別細胞較大，核有異型性，可見核分裂像，常伴炎癥反應。
B超、CT等影像學檢查可以發現惡性黑色素瘤其他器官轉移的征象。
