Zur Diagnose von DSPS wird zunächst ein Schlaftagebuch (Schlafprotokoll) eingesetzt. Der Betroffene notiert sich dabei über einen Zeitraum von mehreren Wochen hinweg Eckdaten zu seinem Schlaf: Wann er zu Bett geht, einschläft, aufwacht und aufsteht, und wie müde beziehungsweise wach er sich zu den Zeitpunkten des Zubettgehens und Aufstehens fühlt. Weiterhin, ob und welche Medikamente eingenommen werden, ob, wann und wie lange er während des Tages geschlafen hat beziehungsweise er während des Schlafes erwacht ist. Zur Ergänzung und Objektivierung bei der Erfassung der Schlaf-Wach-Zeiten kann die Aktigraphie eingesetzt werden.