Het abnormale haar van patiëntjes met de ziekte van Menkes is meestal al een goede aanwijzing voor de diagnose. Daarnaast blijkt uit bloedonderzoek vaak dat de patiëntjes zeer lage concentraties koper in hun bloed hebben. Beeldvormend onderzoek van de hersenen kan ook informatief zijn.
Voor een definitieve diagnose kan met laboratoriumonderzoek het transportdefect worden aangetoond in gekweekte huidcellen van de patiënt. Het is mogelijk om met DNA onderzoek de precieze genetische afwijkingen in een familie op te sporen.