Klinická diagnostika difusního axonálního poranění je obtížná. Je zhodnocen přínos EEG.
Rozhodující metodou pro diagnostiku je magnetická rezonance a u zemřelých imunocytochemické vyšetření vzorků tkáně odebraných zoblastí typicky postižených (corpus callosum, parasagitální subkortikální bílá hmota, capsula interna a rostrální oblasti mozkového kmene. Nejcitlivější je imunocytochemické vyšetřen í beta-amyloid precursor proteinu.