A fizikális vizsgálat során az orvos bizonyos elváltozásokat keres a feltételezett kórképtől függően. Törés gyanúja esetén, amikor az orvos a csontokat vizsgálja, észrevehető az érintett terület (kar vagy láb) rendellenes alakja, mely a csont folytonosságának megszakadását jelzi. Csontvelőgyulladás (oszteomielitisz) gyanújakor a fertőzött csont érzékenységét keresi az emelkedett testhőmérséklet mellett. Tapinthat kóros csomót a csont felszínén, mely daganat lehetőségét veti fel.

Ha a beteg izomgyengeséget panaszol, az orvos ellenőrzi az izmok tömegét, állagát és nyomásérzékenységét. Figyelni kell a kóros izomrángásokra, melyek inkább idegrendszeri, mint izom eredetű betegség mellett szólnak. Az orvos izomsorvadás (atrófia) jeleit is keresi, mely az izom, az ellátó ideg károsodásából vagy mozgáshiányból (mozgáshiányos atrófia), néha tartós ágyhoz kötöttségből eredhet. Izomtúltengés (hipertrófia) is előfordulhat, normális körülmények között rendszerint testedzés, súlyemelés eredményeként. Kóros esetben viszont hipertrófia jelentkezhet akkor is, ha az egyik izom gyengeségét a másik izom túlzott igénybevétele ellensúlyozza. Szintén izommegnagyobbodás észlelhető, ha a normál izomszövet helyét kóros szövet foglalja el (ilyen esetekben az izom mérete nő, de ereje nem), pl. amiloidózisban és bizonyos örökletes izombetegségekben, így a Duchenne - féle izom disztrófiában.

Az orvos megpróbálja megállapítani, mely izmok és mennyire gyengültek. Az izmokat módszeresen vizsgálja, rendszerint az arc és a nyak izmokkal kezdi, majd a karok, végül a lábak következnek. Normálisan az ember képes egy percig a karját remegés nélkül, kinyújtva tartani anélkül, hogy leengedné vagy elfordítaná. A felfelé fordított tenyerekkel kinyújtott kar süllyedése gyengeség jele. Ellenállással szemben kifejtett izomerő vizsgálata úgy történik, hogy a beteg húz vagy nyom, míg az orvos ellentart.

Az ízületek vizsgálatakor az orvos az ízületi mozgástartományt és izomtónust ellenőrzi, úgy hogy egy ízületben mozgatja a végtagot, miközben a beteg teljesen ellazult (passzív mozgás). Ezen mozgatással szembeni ellenállás (passzív ellenállás) csökkenhet az izmot ellátó ideg sérülésekor, szakadásakor; viszont növekedhet, ha a gerincvelő vagy az agy sérült.

A laborvizsgálatok gyakran segítenek a csont- és izomrendszer betegségeinek diagnózisában. Például, a vörösvérsejt süllyedés (We vagyis Westegreen-teszt, mely a vörösvérsejtek lesüllyedésének sebességét méri vért tartalmazó kémcsőben) nő gyulladás jelenlétében. Ugyancsak vizsgálható a kreatinin-kináz szint (élettani izom-enzim, mely izomsérüléskor szabadul fel és kerül a véráramba). Reumatoid artritiszben a reumatoid faktor kimutatása a vérből segíti a kórismét. Köszvényben gyakori a magas húgysav vérszint.

A laborvizsgálatok többnyire a kezelés eredményességének követésében is segítenek (például a We ellenőrzése különösen hasznos reumatoid artritisz vagy polimialgia reumatika kezelésének ellenőrzésében és az oszteomielitisz diagnózisában).

Az idegvezetés vizsgálatával állapítható meg, hogy az izmokat beidegző idegek normálisan működnek-e; általa bizonyos betegségek diagnosztizálhatók, így a poliarteritisz nodóza és az ulnáris idegbénulás. Gyakran az idegvezetés vizsgálatával egyidejűleg végzik az elektromiográfiát is, melynek során az izmokat elérő, idegi elektromos impulzusokat mérik, hogy megállapítsák, épek-e az ideg-izom (neuromuszkuláris) kapcsolatok. Ezen teszt segítségével bizonyítható, hogy az elsődleges probléma az izmokban vagy az azokat ellátó idegekben van. Fontos ez a vizsgálat az amiotrófiás laterál szklerózis és dermatomiozitisz kórismézésében is.

A fájdalmas csontterületekről röntgenfelvételek készülnek a kórokok kiderítésére; gyakran a röntgenfelvétel mutatja ki a töréseket, daganatokat, sérüléseket és deformitásokat (pl. a veleszületett csípőficamot). Annak kiderítésére, hogy az ízület károsodott-e, egyszerű vagy terheléses (stressz) röntgenfelvétel készíthető.

Az artrográfia olyan radiológiai eljárás, melynek során röntgenárnyékot adó kontrasztanyagot injekcióznak az ízületi résbe, hogy a képleteket - mint, például az ízületen belüli szalagokat ábrázolni lehessen. Artrográfiával láthatóvá válnak az elszakadt szalagok, levált porcdarabok az ízületben. Napjainkban azonban az MRI vizsgálatot előnyben részesítik az atrográfiával szemben.

A legpontosabb módja a csontsűrűség mérésének, mely a csontritkulás szűréséhez és diagnózisához szükséges, a kettős energiájú röntgenabszorpciometria (DEXA). Az eljárás során alacsony dózisú röntgensugarat használnak a csontok vizsgálatára két helyen: a gerincben és a csípőben. Két különböző energiát használnak a csont és a lágy szövetek megkülönböztetésére, így kapni pontos mérési adatokat kapunk a csontok sűrűségéről.

A komputertomográfia (CT) és mágneses rezonancia vizsgálat (MRI) sokkal részletesebb képet ad, mint a hagyományos röntgenfelvétel, alkalmazásukkal meghatározható a károsodás kiterjedése és pontos elhelyezkedése. Az MRI különösen fontos az izmok, a szalagok és az inak vizsgálatában; a CT a csontok ábrázolására a legalkalmasabb. A CT-vizsgálat ideje jóval rövidebb, mint az MRI vizsgálaté. Az MRI költségesebb, mint a CT, és sok ember klausztrofóbiás az MRI gépben, hacsak nem oldalt nyitott készüléket használnak.

A csontszintigráfiás képalkotó eljárást időnként törés kimutatására alkalmazzák, különösen, ha más vizsgálómódszerek nem mutatják ki a törést. Csontszintigráfia során radioaktív anyagot (tehnécium-99m-mel jelölt pirofoszfátot) használnak, melyet bármely gyógyuló csont felvesz. Ez a technika alkalmas gyanú esetén csontgyulladás vagy -metasztázis (a test más részéről származó rák áttétének) kimutatására. A radioaktív anyagot intravénásan adják és csont-szkennel detektálják, így alkotnak képet a csontról, mely a számítógép képernyőjén látható.

Ízületi leszívást ízületi betegségek kimutatására alkalmazzák: tűt vezetnek be az ízületi üregbe, folyadékot (ízületi folyadékot) szívnak ki (aspiráció), és ezt mikroszkóp alatt megvizsgálják. Az orvost gyakran segíti diagnózishoz a folyadék vizsgálata. Ha az ízületi folyadékban például baktérium mutatható ki, az megerősíti a fertőzés diagnózisát; vagy urát-kristályokat is tartalmazhat, mely köszvény vagy álköszvény mellett szól. A beavatkozás rendszerint az orvosi rendelőben történik, általában gyorsan, könnyen kivitelezhető, csaknem fájdalommentes. Az ízületi fertőzés kockázata minimális.

Az artroszkópia olyan beavatkozás, melynek során vékony, üvegszálas optikát vezetnek az ízület belsejébe, így az orvos megtekintheti az ízületet, szövetmintát vehet elemzésre (biopszia), és ha szükséges, sebészeti beavatkozást is végezhet a normál állapot helyreállítására. Artroszkópiával gyakran fedezhetők fel különböző betegségek, így a ízületi hártya gyulladása (szinovitisz); a szalagok, az inak vagy a porc szakadása; levált csont vagy porc darabok. Ezek az eltérések az artroszkópia során helyreállíthatók vagy eltávolíthatók. Az ízületi gyulladásnak nagyon kis kockázata van a beavatkozás során.

A biopszia olyan eljárás, melynek során kis szövetdarabot vesznek ki, rendszerint tűvel (tűbiopszia), és azt mikroszkóppal megvizsgálják. Biopsziás minta bármely szövetből vehető, így izomból, csontból és ízületből is. A fertőzés kockázata csekély.