早期X線片可沒有陽性發現，隨進展，于負重區出現骨小梁紊亂，中斷，以后股骨頭軟骨下骨囊性變、夾雜硬化。隨病變進展，修復障礙，病變區出現線性透亮區，圍以硬化骨，呈現新月征。晚期出現塌陷，變形，半脫位，關節間隙變窄。X線可以確定病變的范圍，排除骨的其他病變，具有簡單、方便、經濟和應用范圍廣泛等優點，仍作為股骨頭壞死的基本檢查方法。
同樣在股骨頭壞死的早期，CT片可表現為正常。CT掃描對判斷股骨頭內骨質結構改變優于MRI，對明確股骨頭壞死診斷后塌陷的預測有重要意義，因此CT檢查也是常用的方法。早期：股骨頭負重面骨小梁紊亂，部分吸收，雜以增粗、融合，囊性吸收、部分硬化。CT可顯示新月征為三層結構：中心為死骨，且被一透亮的骨吸收帶所環繞，最外圍則是新生骨硬化骨，晚期：股骨頭出現塌陷變形，中心有較大低密度區，關節軟骨下出現殼狀骨折片，髖臼盂唇化突出，可有關節變形。
MRI可早期發現骨壞死灶，能在X線片和CT片發現異常前做出診斷。股骨頭壞死MRI的多樣信號改變反映不同層面病變組織的代謝水平。T2加權像呈高信號的病理特征是骨和骨髓的壞死引起的修復反應，以骨髓水腫、局部充血，滲出等急性炎癥病理改變為主要特征。T1加權像多為低信號。T2加權像顯示為混合信號，高信號提示炎癥充血，水腫，低信號的病變組織多為纖維化，硬化骨。T1加權為新月形邊界清楚的不均勻信號。如果T2加權像顯示中等稍高信號，周圍不均勻稍低信號環繞，則呈典型的雙線征，位置基本與CT的條狀骨硬化一致。
放射性核素骨掃描（ECT）也是能做到早期診斷的檢測手段。