Metode yang paling dapat diandalkan untuk mendiagnosis kanker serviks adalah biopsi patologis serviks. Untuk kasus-kasus awal, TCT (sitologi berbasis cairan), HPV (human papillomavirus), dan pemeriksaan dan evaluasi kolposkopi biasanya dilakukan, yang dilengkapi dengan prosedur tiga langkah biopsi serviks, di mana diagnosis definitif didasarkan pada diagnosis histologis. Biopsi serviks adalah biopsi titik tunggal atau multipel dari area abnormal di bawah pemeriksaan dan evaluasi kolposkopi. Bagi mereka yang memiliki TCT atau HPV abnormal tetapi memiliki permukaan kolposkopi yang halus dengan zona transformasi tipe III dan tidak ada kelainan yang terlihat, penggarukan kanal serviks dapat dilakukan pada saat yang sama untuk membantu diagnosis. Untuk pasien individu yang biopsi serviksnya tidak dapat mengesampingkan karsinoma invasif, atau dugaan karsinoma mikroinvasif, biasanya diperlukan konisasi.