主要根據病史及內窺鏡檢查，見腸粘膜有不同程度的色素沉著，以及內窺鏡下活檢病變粘膜行病理檢查，見粘膜固有層內有大量密集或散在分布的、胞漿內含有色素顆粒的巨噬細胞，即可確定診斷。
大體觀：粘膜有不同程度的色素沉著，輕者類似豹皮，重者呈黑褐色，血管紋理不清楚。色素沉著可發(fā)生在大腸的某一段或全結腸。回盲瓣以上的小腸粘膜及肛管齒狀線以下的皮膚無色素沉著。光鏡下可見粘膜固有層內有大量密集或散在分布的巨噬細胞，細胞體積增大，嚴重者胞漿內充滿色素顆粒，細胞核被遮蓋不易看見。色素顆粒在巨噬細胞外亦可見，此種現象多見于腸粘膜呈Ⅲ度色素沉著者。部分患者巨噬細胞內的色素顆粒呈散在分布，此種現象多見于大腸粘膜呈Ⅰ度表現的結直腸黑變病患者。嚴重的結直腸黑變病患者，在腸系膜淋巴中也可看到含有素顆粒的巨噬細胞及色素顆粒。這些色素顆粒行黑色素染色(Fontana銀染色)陽性，鐵反應陰性。電鏡觀察：粘膜固有層內可見巨噬細胞數量及體積均顯著增加。胞質內含大量脂褐素，屬于次級溶酶一類。在其周圍的結締組織中也有大量脂褐素沉積，可能系巨噬細胞崩解所致。在腸壁神經叢的無髓神經纖維附近也可見到含有脂褐素顆粒的巨噬細胞處斷或彌散的色素顆粒。

1.本病應與脂肪瀉患者的“棕色腸道綜合征”鑒別。脂肪瀉患者是腸道平滑肌細胞核周圍的色素沉著，呈棕褐色，腸粘膜固有層內無色素沉著。
2.結直腸黑變病患者還應與制血性結腸炎及腸粘膜下片狀出血鑒別，后兩種病變多較局限，并且病變粘膜呈紫紅色。