Een standaard bloedonderzoek levert meestal geen aanwijzingen op die wijzen op het syndroom van Alpers. Een bepaald stofje in het bloed, lactaat, kan verhoogd zijn, maar dit hoeft zeker niet. Een MRI scan kan bijdragen aan het vermoeden van de diagnose, want er is verlies van hersencellen te zien vooral van de hersenschors en de kleine hersenen (het cerebellum). Vaak zal een spierbiopt gedaan worden om andere mitochondriële aandoeningen uit te sluiten. Wanneer op grond van de symptomen en eventueel bloedonderzoek vermoedt wordt dat het gaat om het syndroom van Alpers, is het sinds kort vaak mogelijk deze diagnose te bevestigen met behulp van het aantonen van de afwijking in het mitochondriële DNA of nog sneller, door het zoeken naar afwijkingen in het gen POLG1. Die genetische informatie kan ook belangrijk zijn met het oog op erfelijkheidsadvisering, voor het bepalen van de prognose en voor prenatale diagnostiek van een volgende zwangerschap.

Op dit moment worden in de meeste gevallen bij dit ziektebeloop een mutatie in het POLG1 gen gevonden. Waar geen afwijking in het DNA wordt aangetoond wordt geadviseerd om bij het overlijden van het kind obductie (lijkschouwing) toe te staan en door bestudering van de hersenen en lever alsnog tot een diagnose te komen.