De diagnose van Lesch-Nyhan kan met laboratoriumonderzoek in een UMC gesteld worden. Onderzoek van het uitscheidingspatroon in de urine geeft vaak een sterke aanwijzing. Daarnaast kan in bloed- of huidcellen de enzymactiviteit van HGPRT bepaald worden. Bij patiënten met Lesch-Nyhan is dit enzym (bijna) volledig inactief.
Als de diagnose is gesteld, is het mogelijk om met DNA-onderzoek de genetische mutatie te achterhalen die binnen een familie de ziekte veroorzaakt. As de mutatie bekend is, kan DNA onderzoek van familieleden gebruikt worden om dragerschap bij familieleden aan te tonen. Ook is met DNA-onderzoek te bepalen of een ongeboren kindje uit hetzelfde gezin de ziekte ook zal hebben.