随着消化内镜的普及，内镜检查已成为发现和诊断的主要方法。内镜下可见肿瘤呈球形或半球形自胃肠壁隆起，边界清晰，表面光滑，色泽正常，可有顶部中心凹陷或呈溃疡样，覆白苔及血痂，触之易出血，基底宽，部分可形成桥形皱襞。用活检钳推碰可见肿瘤在黏膜下移动，活检需要有适当的深度和多处却才方能取得较满意的组织，从而提高GIST检出的阳性率。

对于小肠的GIST，目前主要可运用推进式小肠镜、双气囊小肠镜、胶囊内镜作出诊断，超声内镜（EUS）可较准确地判断其性质，并可鉴别黏膜下病变，肠外压迫，血管病变及实质肿瘤。GIST镜下表现为胃肠壁的第四层，即固有肌层的低回声团块，肌层完整，不规则的腔外边界、囊性间隙、恶性型淋巴结等则是恶性和交界性GIST的特点；而良性GIST的特点为直径＜3cm，边界规则、回声均匀。EUS对GIST敏感，可检测出直径＜2cm的肿瘤。

由于GIST为黏膜下肿块，内镜下活检取材不易取到。目前除了通过手术获得标本以外，还可通过超声内镜指导下的细针抽吸活检（EUS-FNA）取得足够的标本，诊断准确。Ando等收集了23例通过Eus-FNA确诊的GIST，其与手术标本的免疫组化染色表达一致性达到91％（21/23），诊断准确性91％（21/23），明显高于单独的内镜超声影像学的准确性（78％，18/23）。