Het aanvankelijk geleidelijke verloop van de meeste vormen van NCL bemoeilijkt het vroegtijdig stellen van de diagnose. Meestal gebeurt dat door een gespecialiseerde oogarts, neuroloog of kinderarts in een UMC.

De kinderarts of kinderneuroloog maakt vaak een Elektro-Encefalogram (EEG) en een MRI. Op het EEG worden de elektrische golven uit de hersenen weergegeven. Hiermee kan men ook epileptische activiteit registreren. De MRI geeft een beeld van de structuur van de hersenen. Deze is in het begin van de ziekte meestal nog niet afwijkend. Later treden er wel afwijkingen op. 
Als er ook problemen met het gezichtsvermogen komen, maakt de oogarts een elektroretinogram (ERG) om de functie van het netvlies te testen. Deze functie is dan al gestoord. De combinatie van epilepsie en achteruitgang van motorische, taal-/spraak- en cognitieve vaardigheden leiden vaak in de richting van de diagnose CLN2.

Het is bekend dat de genetische oorzaak van CLN2 ligt op chromosoom nummer 11. Het is daardoor mogelijk om met zekerheid vast te stellen of een patiëntje CLN2 heeft. Ook is het mogelijk om in huid- of bloedcellen de sterk verlaagde enzymactiviteit van het enzym tripeptidyl peptidase 1 (TPP1) vast te stellen.

Prenataal onderzoek
Als binnen een gezin eerder een kind met CLN2 geboren is, kan bij een volgende zwangerschap worden onderzocht of het ongeboren kindje de ziekte ook heeft. Daarvoor wordt een enzymtest uitgevoerd op materiaal uit een vlokkentest of vruchtwaterpunctie.