O diagnóstico fundamenta-se nos sinais clínicos e em exames laboratoriais de fezes para pesquisa do vírus. Também são importantes o exame do liquor, dos anticorpos da classe IgM e a eletroneuromiografia.
É indispensável estabelecer o diagnóstico diferencial para distinguir a poliomielite de outras doenças que também comprometem os neurônios motores.