Eine Verdachtsdiagnose kann meistens bereits aufgrund der Schilderung von typischen Beschwerden im Rahmen der Befragung des Patienten (Anamnese) gestellt werden. Die Symptomatik des Krankheitsbilds kann bei Betroffenen häufig mit Hilfe von so genannten Provokationstests ausgelöst oder verstärkt werden. Hierzu gehören die Faustschlussprobe, der Adson-Test und der „Elevated arm stress Test“. Zur Diagnostik gehören ferner Röntgenaufnahmen des Thorax und der Halswirbelsäule. Damit können knöcherne Strukturen wie eine Halsrippe und eine Exostose der ersten Rippe als mögliche Ursachen nachgewiesen beziehungsweise ausgeschlossen werden. Durch Bestimmung der Nervenleitgeschwindigkeit mittels Elektroneurographie können Schädigungen der den Arm versorgenden Nerven nachgewiesen werden. Mittel der Wahl zur Sicherung der Diagnose ist die Darstellung und Messung der Gefäßdurchblutung in verschiedenen Lagen des Armes und des Kopfes mittels Duplexsonographie. Diese Untersuchung wird auch als dynamische Armangiographie bezeichnet.