临床表现腹部肿块是最常见的症状，约７５％患者均以腹部肿块或腹胀就诊。由于肿块在较小的时候不影响患儿营养及健康情况，也无其他症状，故多因家长在给小儿沐浴或更衣时被偶然发现，且常因此不被家长重视而延误治疗。肿块位于上腹季肋部一侧，表面平滑，中等硬度，无压痛，早期可稍具活动性，迅速增大后，少数病例可超越中线。此时虽无远距离转移，但小儿受巨大肿瘤压迫，可有气促、食欲不振、消瘦、烦躁不安现象。肉眼血尿少见，但镜下血尿可高达２５％。高血压可见于２５％至６３％的患者，一般在肿瘤切除后，血压恢复正常。此外，偶见腹痛及低热，但多不严重。食欲不振、体重下降、恶心及呕吐是疾病晚期的信号。肿瘤也可产生红细胞生长素导致红细胞增多症。极少数肾母细胞瘤自发破溃，临床上与急腹症表现相似。
化验检查须做血、尿常规，血尿素氮及肌酐、肝脏酶的测定。如疑为神经母细胞瘤，应查尿儿茶酚胺代谢产物和骨髓穿刺涂片。如患儿有高血压则肾素水平可能上升，也有报告有红细胞增多者。如肾母细胞瘤并发先天性畸形，则应查染色体。
影像检查是重要诊断手段，静脉尿路造影仍然是一重要有效手段，患侧肾不显影或表现为肾内肿块即患侧肾盂肾盏被挤压、移位、拉长变形或破坏。１０％病例因肿瘤侵犯肾组织过多或侵及肾静脉而不显影。
如小儿以腹部肿块就诊，应先做超声检查，以分辨是实质性抑囊性肿块，也可检出下腔静脉是否通畅，如疑有下腔静脉瘤栓，应做下腔静脉造影，如下腔静脉梗阻，应做上腔静脉和右心导管检查。ｃｔ可判断原发瘤的侵犯范围，与周围组织、器官的关系；有无双侧病变，有无肝转移及判断肿块性质，因肿块包含成分不同，可提示是否为错构瘤。有的作者提出，如患侧不显影或有镜下、肉眼血尿，应做膀胱镜及逆行肾盂造影，因有报告肿瘤转移到同侧输尿管、膀胱及尿道。ｍｒｉ与ｃｔ相比较，前者不用对比剂，但价格更昂贵，更易辨别肾静脉及腔静脉情况，须积累更多的经验。
从节约来说，对肾母细胞瘤的诊断，一般仅用超声和静脉尿路造影也可诊断，并了解其侵犯范围。 肺是肾母细胞瘤最好发的转移部位，应常规行胸部ｘ线检查。对透明细胞肉瘤应做骨扫描，而恶性杆状肿瘤应做头部ｃｔ检查。
鉴别诊断小儿腹部肿块的鉴别诊断应包括肾盂积水、多囊肾（mｕlticysｔickiｄneｙ）、神经母细胞瘤、畸胎瘤和肾母细胞瘤。