Rak śródnabłonkowy może być niekiedy rozpoznany za pomocą badania cytologicznego, nie można jednak stwierdzić z pewnością, że zmiana nie przekroczyła błony podstawnej. Za rakiem naciekającym przemawia bar­dziej zaznaczona wielopostaciowość komórek. Na ogół w raku śródnabłon­kowym komórki nabłonka złośliwego są podobne do prawidłowych komó­rek przypodstawnych, zgrupowanych w małe wysepki lub leżących poje­dynczo. Stosunek jądrowo-plazmatyczny jest jednolity, brak wahań, wy­stępujących w raku naciekającym. Komórki posiadają mniejszą ilość cytoplazmy, jądra są nieco większe niż w komórkach prawidłowych w war­stwie przy podstawnej, przy czym istnieją niewielkie różnice w ich wiel­kości. Może występować nadbarwliwość, chromatyna wydaje się nieco obfitsza niż zwykle, a ziarnistości są grubsze. Błona podstawna jest wyraź­na. Istnieją niekiedy komórki dwujądrowe, brak jednak wielojądrzastych, występujących w raku inwazyjnym.

Uwzględniając wyżej powiedziane, należy szczególną uwagę zwrócić na te komórki, aby nie pomylić ich z komórkami atypowymi lub dysplastycznymi warstwy przypodstawnej. W miarę możliwości trzeba także wy­konać rozpoznanie różnicowe z rakiem naciekającym. Dokładne rozpozna­nie można postawić wyłącznie na podstawie badania histologicznego, bada­nie cytologiczne ma jednak to wielkie znaczenie, że zwraca uwagę na istnienie podejrzanej zmiany na szyjce. Nuovo, po wykonaniu 56 688 ba­dań cytologicznych, wykrył 160 raków śródnabłonkowych (4%), z których 147 zostało potwierdzone histologicznie. W 23 przypadkach rozpoznanie histologiczne wahało się pomiędzy rakiem śródnabłonkowym prawdopo­dobnym a dysplazją podejrzaną o ewolucję w kierunku raka śródnabłon­kowego.