Zaproponowano etapowy proces diagnozowania choroby Mareka, który obejmuje:
Historię, epidemiologię, obserwacje kliniczne i sekcję zwłok, Charakterystykę komórki nowotworowej, Charakterystykę wirusologiczną.
Wykazanie powiększenia nerwów obwodowych wraz z sugestywnymi objawami klinicznymi u ptaka w wieku około trzech do czterech miesięcy (z guzami trzewnymi lub bez) wysoko sugeruje chorobę Mareka. Badanie histologiczne nerwów ujawnia naciek pleomorficznych limfocytów nowotworowych i zapalnych. Neuropatię obwodową należy również traktować jako główne wykluczenie u młodych kurcząt z porażeniem i powiększeniem nerwów bez guzów trzewnych, zwłaszcza w przypadku nerwów z obrzękiem międzynerwowym i naciekiem komórek plazmatycznych.
Obecność guzków na narządach wewnętrznych może również sugerować chorobę Mareka, ale w celu potwierdzenia wymagane są dalsze badania. Odbywa się to poprzez histologiczną demonstrację naciekania chłoniaka do zaatakowanej tkanki. Zaangażowany może być szereg leukocytów, w tym linie komórek limfocytarnych, takie jak duże limfocyty, limfoblasty, prymitywne komórki siateczkowate i sporadycznie komórki plazmatyczne, jak również makrofagi i komórki plazmatyczne. Komórki T są zaangażowane w nowotwór złośliwy, wykazując zmiany nowotworowe z objawami mitozy.