新生儿可以做三次检查，第一次就是普通筛查滤纸片，通过观察枯草杆菌的生长筛查。阳性可以做串联质谱检测苯丙氨酸浓度，为减少误差可以做两次血检查。
本病是染色体疾病，最终的基因检查是金标准。苯丙酮尿症患者血中苯丙氨酸的浓度高，检测血中苯丙氨酸的浓度是首选的方法，可以同时检测血络氨酸浓度。苯丙氨酸与络氨酸的比值超过二，诊断为阳性串联质谱。
如果确诊以后，早期指导饮食使得孩子预后良好，可以和正常儿童一样神经系统不会受到损伤。如果不能通过饮食及时的控制，会影响孩子生长发育认知障碍智力发育。