早期X线片可没有阳性发现，随进展，于负重区出现骨小梁紊乱，中断，以后股骨头软骨下骨囊性变、夹杂硬化。随病变进展，修复障碍，病变区出现线性透亮区，围以硬化骨，呈现新月征。晚期出现塌陷，变形，半脱位，关节间隙变窄。X线可以确定病变的范围，排除骨的其他病变，具有简单、方便、经济和应用范围广泛等优点，仍作为股骨头坏死的基本检查方法。
同样在股骨头坏死的早期，CT片可表现为正常。CT扫描对判断股骨头内骨质结构改变优于MRI，对明确股骨头坏死诊断后塌陷的预测有重要意义，因此CT检查也是常用的方法。早期：股骨头负重面骨小梁紊乱，部分吸收，杂以增粗、融合，囊性吸收、部分硬化。CT可显示新月征为三层结构：中心为死骨，且被一透亮的骨吸收带所环绕，最外围则是新生骨硬化骨，晚期：股骨头出现塌陷变形，中心有较大低密度区，关节软骨下出现壳状骨折片，髋臼盂唇化突出，可有关节变形。
MRI可早期发现骨坏死灶，能在X线片和CT片发现异常前做出诊断。股骨头坏死MRI的多样信号改变反映不同层面病变组织的代谢水平。T2加权像呈高信号的病理特征是骨和骨髓的坏死引起的修复反应，以骨髓水肿、局部充血，渗出等急性炎症病理改变为主要特征。T1加权像多为低信号。T2加权像显示为混合信号，高信号提示炎症充血，水肿，低信号的病变组织多为纤维化，硬化骨。T1加权为新月形边界清楚的不均匀信号。如果T2加权像显示中等稍高信号，周围不均匀稍低信号环绕，则呈典型的双线征，位置基本与CT的条状骨硬化一致。
放射性核素骨扫描（ECT）也是能做到早期诊断的检测手段。