Besteht durch die beschriebene Symptomatik der Verdacht auf ein LES, erfolgt eine neurophysiologische Prüfung. Dabei sind als Hinweis auf die Muskelschwäche die motorischen Summenaktionspotentiale vermindert, auch in klinisch nicht betroffenen Muskeln. Bei einer Hochfrequenz-Stimulation der peripheren Nerven oder einer Stimulation nach einer starken muskulären Belastung nimmt die Kraft vorübergehend deutlich zu (Lambert-Zeichen), während bei der Myasthenia gravis eine Fluktuation und eine zunehmend geringere Muskelkraft (Ermüdbarkeit) beobachtet werden kann. Die Genauigkeit und Treffsicherheit der neurophysiologischen Tests sind jedoch von der Erfahrung des Untersuchers abhängig.