De wankelende wandelgang en de abnormale tandontwikkeling wijzen in de richting van 4H-leukodystrofie. MRI-onderzoek is nodig om de uiteindelijke diagnose te stellen. Op de MRI zijn afwijkingen van de witte stof in de hersenen te zien; er is weinig myeline. Ook zijn de kleine hersenen kleiner dan normaal. Bij sommige patiënten is de witte stof (de myeline) vrijwel normaal. Bij een kleine groep van patiënten met bepaalde mutaties in POLR3A zijn de diepe hersenkernen (de basale kernen) aangetast.

Metabool onderzoek van bloed en urine laat geen afwijkingen zien.

De diagnose kan met een DNA-test bevestigd worden. Patiënten met 4H-leukodystrofie hebben 2 mutaties in een van de volgende genen: POLR3B, POLR3A, POLR1C of POLR3K.