Các bác sĩ có thể xem xét chẩn đoán ngộ độc dựa trên biểu hiện lâm sàng của bệnh nhân, theo cổ điển bao gồm khởi phát cấp tính của bệnh thần kinh sọ hai bên và suy nhược giảm dần đối xứng.[42][43] Các đặc điểm chính khác của ngộ độc thịt bao gồm không sốt, suy giảm thần kinh đối xứng, nhịp tim bình thường hoặc chậm và huyết áp bình thường, và không có suy giảm cảm giác ngoại trừ mờ mắt.[44][45] Tiền sử và khám sức khỏe cẩn thận là điều tối quan trọng để chẩn đoán loại ngộ độc thịt, cũng như loại trừ các bệnh lý khác có phát hiện tương tự, chẳng hạn như hội chứng Guillain-Barre, đột quỵ và bệnh nhược cơ. Tùy thuộc vào loại ngộ độc được xem xét, các xét nghiệm khác nhau để chẩn đoán có thể được chỉ định.

Ngộ độc thực phẩm: phân tích huyết thanh để tìm độc tố bằng xét nghiệm sinh học ở chuột nên được thực hiện vì việc chứng minh độc tố là chẩn đoán.[46]

Ngộ độc vết thương: nên cố gắng phân lập C. botulinum từ vết thương, vì sự phát triển của vi khuẩn có tính chẩn đoán.[47]

Ngộ độc ở người lớn và trẻ sơ sinh: việc phân lập và phát triển C. botulinum từ mẫu phân có tính chẩn đoán.[48] Chứng ngộ độc ở trẻ sơ sinh là một chẩn đoán thường bị bỏ sót trong phòng cấp cứu.

Các xét nghiệm khác có thể hữu ích trong việc loại trừ các tình trạng khác là:

• Điện cơ đồ (EMG) hoặc các nghiên cứu về kháng thể có thể giúp loại trừ bệnh nhược cơ và hội chứng nhược cơ Lambert-Eaton (LEMS).[49]
• Thu thập protein và máu dịch não tủy (CSF) giúp loại trừ hội chứng Guillan-Barre và đột quỵ.[50]
• Khám sức khỏe chi tiết của bệnh nhân xem có phát ban hoặc bọ ve hay không sẽ giúp loại trừ bất kỳ trường hợp tê liệt do bọ ve truyền nào.[51]