De klinische symptomen van een organische acidurie zijn voor de meeste kinderartsen voldoende herkenbaar voor een voorlopige diagnose. Om het precieze defect vast te stellen, moet laboratoriumonderzoek worden afgewacht. Daarvoor wordt bij de patiënt meestal een hielprik gedaan en/of bloed afgenomen. Ook wordt de urine van de patiënt onderzocht. Uit de combinatie van die onderzoeken volgt over het algemeen met zekerheid de diagnose methylmalonacidurie.
Om daarnaast definitief vast te stellen welke vorm van MMA de patiënt heeft (wel of niet vitamine B12 responsief), worden meestal wat huidcellen afgenomen voor onderzoek.

DNA onderzoek en enzymdiagnostiek voor prenataal onderzoek
Het is op enkele plaatsen in Nederland mogelijk om via laboratoriumonderzoek de werkzaamheid van het defecte enzym vast te stellen. Dit is niet nodig voor het vaststellen van de diagnose, maar gebeurt soms als er een wens is om bij volgende zwangerschappen prenataal te testen of het ongeboren kindje de ziekte ook heeft. Om dezelfde reden kan DNA onderzoek gedaan worden bij het patiëntje en zijn/haar ouders.
Het prenataal onderzoek gebeurt meestal met een vlokkentest of een vruchtwaterpunctie. Een nadeel van een vruchtwaterpunctie is dat pas vrij laat in de zwangerschap is vast te stellen of het ongeboren kindje ziek is of gezond.