Najbolja i najdetaljnja pretraga debelog crijeva zove se kolonoskopija, a provodi se vrlo složenim i sofisticiranim uređajem - kolonoskopom. To je gumeni, savitljiv uređaj, dužine 130 cm, debljine do 13 mm, koji na samom vrhu ima tzv. chip kameru. Slika vrlo visoke rezolucije prenosi se na monitor na kojem se vidi kao uvećana, pa se tako mogu vidjeti i najsitnije promjene boje ili oblika na sluznici crijeva. Na kraju aparata je upravljački mehanizam (ručka s komandama) kojim se upravlja vrhom aparata, vrlo savitljivim i pokretnim u svim smjerovima, tako da može pratiti izvijuganost crijeva i samim tim pretragu čini jednostavnijom i manje neugodnom. U aparatu postoje i tzv. radni kanali kroz koje se provlače različiti instrumenti, tako da se za pretrage mogu bezbolno odstraniti mnoge promjene dobroćudnog izgleda, čime se uklanja mogućnost da se preobraze u zloćudne, tj. prevenira nastanak raka debelog crijeva. Posebnim kliještima mogu se uzimati i komadići tkiva (biopsija), koji se prosljeđuju na patohistološku obradu, nakon čega se postavlja točna dijagnoza viđene promjene. Iza upravljačke ručke slijedi spojni kabel koji uređaj spaja s izvorom svjetla, monitorom, spremnikom za vodu, kojom se ispire crijevo, te negativnim tlakom za izvlačenje tekućine i zraka iz crijeva.

Za kolonoskopiju treba prethodno pripremiti debelo crijevo, tj. očistiti, i to dan prije tijekom poslijepodneva. Danas ima nekoliko vrsta pripravaka za čišćenje koji se mogu kupiti u svakoj ljekarni uz popratne upute. U svakom slučaju, svako je čišćenje povezano s uzimanjem što veće količine tekućine, najmanje tri litre, a po mogućnosti i više. Neobično je važno da je crijevo prilikom pretrage čisto kako bi se što bolje i lakše vidjele promjene na sluznici, a ujedno da bi se moglo napredovati kroza nj. Naime, ostaci stolice priječe prolaz aparatu i smanjuju vidljivost, a ako ga u potpunosti onemogućuju, mora se odustati od daljnje pretrage.

Neposredno prije kolonoskopije poželjno je bolesniku dati injekciju lijeka kojim se opušta crijevo i ujedno smanjuju bolovi, čime se pretraga čini manje neugodnom. U nekim centrima, ako postoje tehnički i organizacijski uvjeti, kolonoskopija se može provesti u kratkotrajnoj općoj anesteziji.

Sama pretraga, kolonoskopija, počinje u lijevom bočnom položaju, a nakon prolaska sigme bolesnika se okreće na leđa. Tijekom pretrage, ako je to potrebno, bolesnika se okreće iz jednoga bočnog položaja u drugi, da bi se postiglo premještanje crijeva unutar trbušne šupljine i tako olakšao prolaz aparata kroz crijevo. Cilj svake kolonoskopije je pregledati cijelo debelo crijevo, od anusa do spoja s tankim crijevom, a po mogućnosti ući aparatom i u tanko crijevo, jer je to najsigurnji dokaz da je učinjena potpuna kolonoskopija.

Kod 5-10% bolesnika kolonoskopijom se ne može otkriti tumor zbog tehničkih razloga (presavijeno crijevo, loša priprema bolesnika) pa se u tom slučaju može uraditi rendgenska pretraga pomoću barijeve kaše. Važno je pregledati cijelo debelo crijevo kako bi se isključila prisutnost sinkronog karcinoma. Ako tumorska masa sprečava pregled cijelog crijeva, kolonoskopija se ponavlja nakon operacije. 

Rano otkrivanje raka najvažniji je trenutak u liječenju bilo koje maligne bolesti, što najviše jamči izlječenje i najbolju kontrolu bolesti.