超声内镜、计算机体层摄影术、磁共振成像(MRI)、等影像学检查可以评估直肠癌癌肿浸润肠壁的深度，判断有无淋巴结和周围脏器转移，常用于直肠癌的术前分期诊断。
MRI用于直肠癌分期的临床研究最早见于1986年，由于直肠解剖位置特殊，被盆腔内脂肪固定，蠕动较弱，使之成为MRI检查最成功的消化道器官。MRI对于直肠癌检查的优势在于通过一次MRI检查，可从轴位、冠状位、矢状位对肿瘤的部位和侵犯程度及区域淋巴结情况做较为全面的影像学评价。
近年来保肛手术日益受到重视。一般外科上认为肿瘤下缘距肛缘至少3-5cm才能进行保肛手术。随着手术技术的提高、吻合器的应用等，保肛手术所占的比例越来越高。有报道认为：直肠上三分之一的肿瘤行保肛切除术，而对于直肠中、下三分之一的肿瘤是否保留肛门，主要取决于肿瘤对周围结构的浸润，如肿瘤局限于直肠壁或浸润肛门内括约肌，可行结肠肛门吻合术而保留肛门；但若肿瘤已浸润肛门外括约肌或耻骨直肠肌，则行腹会阴联合直肠切除术而不能保留肛门。MRI能够清楚显示相关主要解剖结构，包括肛提肌、耻骨直肠肌、内外括约肌、肛管，可以准确显示肿瘤与其关系，指导临床制定正确的治疗方案。
肛管和下段直肠的解剖与中段和上段直肠不同，由于它们与肛门括约肌复合体的关系密切并且直肠系膜往下逐渐变窄，而直肠系膜能起到好的限制肿瘤外侵的作用。自从新辅助疗法和外科扩大切除术关系到会阴的复原，谨慎地评价低位直肠癌，无论从肿瘤学还是从功能学来说，评价它与肛门直肠最外侧的肌群及肛门括约肌复合体对实现最优的结果至关重要。低位直肠癌的结构在相控阵线MRI T2加权成像上显示得很清楚。因此，MRI能为外科医生提供一个切除平面的指导，并且帮助决定是否需要进行新辅助治疗。