Ο μόνος ασφαλής τρόπος διάγνωσης του καρκίνου του προστάτη είναι η διενέργεια βιοψίας και η ιστοπαθολογική επιβεβαίωση από παθολογοανατόμο.

Η βιοψία του προστάτη γίνεται με τη χρήση ειδικών υπερήχων με ειδική κεφαλή (διορθική), που εισάγεται από τον πρωκτό και απεικονίζει τον αδένα στην οθόνη.

Η εξέταση του PSA, η δακτυλική εξέταση και το διορθικό υπερηχογράφημα του προστάτη –μεμονωμένα ή σε συνδυασμό – θέτουν μόνο την υποψία ύπαρξης κακοήθειας του προστάτη.

Το διορθικό υπερηχογράφημα κατά τη βιοψία βοηθά στη λήψη βιοψιών από διαφορετικά σημεία.

Μετά την παραλαβή των βιοψιών του προστάτη, ο παθολογοανατόμος εκτιμά την έκταση του καρκίνου σε κάθε τεμάχιο βιοψίας.

Η γνωμάτευση είναι είτε αρνητική, δηλαδή χωρίς θετική ένδειξη καρκίνου του προστάτη και χωρίς παρουσία ενδοεπιθηλιακής προστατικής νεοπλασίας (ΡΙΝ), χαμηλού ή υψηλού βαθμού. Αν το ΡΙΝ είναι χαμηλό, συστήνεται μόνο παρακολούθηση του ασθενή. Αν είναι υψηλό, θεωρείται προκαρκινική βλάβη, με πιθανότητα περίπου 50% να αναπτυχθεί καρκίνος. Αν αυξάνεται παράλληλα και το ΡSΑ η βιοψία επαναλαμβάνεται.

Αν η βιοψία είναι θετική, απαιτούνται επιπλέον πληροφορίες σχετικά με τον ακριβή τύπο του καρκίνου: ο βαθμός κακοήθειας μετράται σε μονάδες Gleason (από 2 έως 10),

Το Gleason score μαζί με το ΡSΑ αποτελούν τα βασικά στοιχεία καθορισμού της πρόγνωσης του καρκίνου.

Η βιοψία του προστάτη εκτελείται είτε με μέθη είτε με τοπική αναισθησία, ώστε να είναι ανώδυνη. Πριν και μετά την βιοψία συστήνεται αγωγή με αντιβιοτικά για την πρόληψη τυχόν λοίμωξης (προστατίτιδα).