Nierzadko zaawansowana choroba może być rozpoznana przez stwierdzenie palpacyjnie wyczuwalnej masy w nadbrzuszu lub poprzez rozpoznanie przerzutów odległych.
W powstawaniu raka żołądka u ludzi kluczowe znaczenie ma przewlekłe zanikowe zapalenie żołądka spowodowane przez zakażenie Helicobacter pylori oraz nieprawidłowa dieta bogata w produkty słone lub konserwowane azotanami oraz uboga w świeże warzywa i owoce. Stanem przednowotworowym jest neoplazja śródnabłonkowa.
W rozpoznaniu choroby kluczowe znaczenie ma gastroskopia, która umożliwia wstępne rozpoznanie nowotworu i pobranie biopsji do badania histopatologicznego, umożliwiającego rozpoznanie typu histologicznego raka. W rozpoznaniu wczesnego raka w endoskopii przydatne jest barwienie błony śluzowej żołądka. W ocenie zaawansowania stosuje się ultrasonografię endoskopową, tomografię komputerową i pozytonową tomografię emisyjną (PET). Markery nowotworowe pełnią pomocniczą rolę w diagnostyce raka żołądka.