De ziekteverschijnselen kunnen aanleiding geven tot een vermoeden van de diagnose. De diagnose PCH in het algemeen kan met MRI-onderzoek van de hersenen worden bevestigd. DNA-onderzoek in bloed op de TSEN genen is noodzakelijk om de diagnostiek af te ronden. Een mutatie in TSEN54 is de meest voorkomende oorzaak van PCH2, maar ook van PCH4.  Daarnaast wordt er ook in bloed en urine onderzoek gedaan bij de patiënt en de ouders om andere stofwisselingsziekten uit te sluiten, omdat het beeld van de MRI bij PCH2 ook op sommige stofwisselingsziekten kan lijken. Als er mutaties in één van de TSEN genen worden gevonden, wordt ook bij ouders DNA onderzoek verricht om na te gaan of zij drager zijn van de ziekte (zie ook ‘Erfelijkheid’).

Omdat de ziekteverschijnselen zich op jonge leeftijd uiten, is het niet waarschijnlijk dat broertjes en zusjes die ouder zijn dan de patiënt dezelfde ziekte hebben. Gezonde broertjes en zusjes van een kind met PCH2 hebben echter wel een kans van 67% om drager te zijn. Dit kan worden aangetoond met DNA-onderzoek naar de in de familie aangetoonde mutatie.

Met prenatale diagnostiek kan getest worden of een kind bij een volgende zwangerschap dezelfde ziekte heeft.