Le diagnostic clinique est relativement pauvre dans l'endométriose pelvienne, et présente à la fois une mauvaise sensibilité et une spécificité modeste. La corrélation entre les lésions constatées à l'examen clinique et la localisation réelle des lésions est également aléatoire. L'échographie pelvienne par voie endovaginale (EEV) est un complément indispensable de l'examen clinique dans cette indication. L'EEV est une procédure connue pour être dépendante de l'opérateur, ce qui signifie que les données publiées doivent être interprétées en prenant en compte le niveau de l'échographiste qui les a produites. L'endométriome ovarien peut généralement être diagnostiqué par un échographiste non expert, en particulier lorsque son aspect est typique. En cas de kyste ovarien à présentation atypique, il est recommandé de contrôler l'échographie par un référent ou de réaliser une imagerie par résonance magnétique (IRM). Chez les femmes ménopausées, tout kyste ovarien doit être considéré comme un cancer jusqu'à preuve du contraire. Dans le diagnostic de l'endométriose profonde postérieure (EPP), l'EEV semble au moins équivalente sinon supérieure à l'IRM, avec une sensibilité et une spécificité de 96 % et 99 % respectivement. Cependant, ces performances sont rapportées par des échographistes experts. Pour atteindre une efficacité suffisante dans l'EPP postérieure, la courbe d'apprentissage estimée pour un échographiste est de 44 cas. En cas de suspicion d'endométriose profonde postérieure, il est donc recommandé de proposer une EEV « réalisée par un expert » ou une IRM « au moins interprétée par un expert ». Dans l'endométriose profonde antérieure, l'EEV a d'après la littérature une bonne spécificité (100 %) mais une sensibilité médiocre (64 %). L'EEV n'est donc pas en mesure d'éliminer le diagnostic. Cependant, une échographie rénale doit être proposée chaque fois qu'une endométriose urinaire est confirmée, et doit être envisagée chaque fois qu'une EPP est diagnostiquée, en particulier si la lésion est supérieure à 3 cm.