股骨頭壞死是一個病理演變過程，初始發生在股骨頭的負重區，應力作用下壞死骨骨小梁結構發生損傷即顯微骨折以及隨后針對損傷骨組織的修復過程。造成骨壞死的原因不消除，修復不完善，損傷-修復的過程繼續，導致股骨頭結構改變、股骨頭塌陷、變形，關節炎癥，功能障礙。股骨頭壞死固然會引起病痛，關節活動和負重行走功能障礙，但人們不要受“壞和死”文字含義恐怖的影響，股骨頭壞死病變，畢竟局限，累及個別關節，可以減輕，消退和自愈，即便嚴重，最后還可以通過人工髖關節置換補救，仍能恢復步行能力。

早期X線片可沒有陽性發現，隨進展，于負重區出現骨小梁紊亂，中斷，以后股骨頭軟骨下骨囊性變、夾雜硬化。隨病變進展，修復障礙，病變區出現線性透亮區，圍以硬化骨，呈現新月征。晚期出現塌陷，變形，*位，關節間隙變窄。X線可以確定病變的范圍，排除骨的其他病變，具有簡單、方便、經濟和應用范圍廣泛等優點，仍作為股骨頭壞死的基本檢查方法。

同樣在股骨頭壞死的早期，CT片可表現為正常。CT掃描對判斷股骨頭內骨質結構改變優于MRI，對明確股骨頭壞死診斷后塌陷的預測有重要意義，因此CT檢查也是常用的方法。早期：股骨頭負重面骨小梁紊亂，部分吸收，雜以增粗、融合，囊性吸收、部分硬化。CT可顯示新月征為三層結構：中心為死骨，且被一透亮的骨吸收帶所環繞，最外圍則是新生骨硬化骨，晚期：股骨頭出現塌陷變形，中心有較大低密度區，關節軟骨下出現殼狀骨折片，髖臼盂唇化突出，可有關節變形。

MRI可早期發現骨壞死灶，能在X線片和CT片發現異常前做出診斷。股骨頭壞死MRI的多樣信號改變反映不同層面病變組織的代謝水平。T2加權像呈高信號的病理特征是骨和骨髓的壞死引起的修復反應，以骨髓水腫、局部充血，滲出等急性炎癥病理改變為主要特征。T1加權像多為低信號。T2加權像顯示為混合信號，高信號提示炎癥充血，水腫，低信號的病變組織多為纖維化，硬化骨。T1加權為新月形邊界清楚的不均勻信號。如果T2加權像顯示中等稍高信號，周圍不均勻稍低信號環繞，則呈典型的雙線征，位置基本與CT的條狀骨硬化一致。放射性核素骨掃描(ECT)也是能做到早期診斷的檢測手段。