可以通过筛查末梢血苯丙氨酸的含量，和血液中苯丙氨酸和酪氨酸的比值来诊断。如果出现抽搐发作可以做脑电图检查，可以用磁共振来评估脑损伤的程度，有家族病史的要对父母的基因明确做产前诊断。
苯丙酮尿症是常染色体隐性遗传代谢性疾病，由于苯丙氨酸羟化酶的基因突变引起来。由于这种酶的缺陷引起患儿血液中苯丙氨酸的浓度增高，在脑脊液中血液中聚集，苯丙氨酸通过肝脏产生的苯丙酮酸等代谢产物引起脑损伤，患儿出现抽搐等症状。
检查确诊苯丙酮尿症患者给予饮食指导，减少患儿神经系统损伤，越早干预效果越好。