卵巢殘余物綜合征的臨床診斷較困難。文獻報道此綜合征患者接受手術次數有多達7～8次者，故對接受雙側卵巢切除術后有盆腔疼痛者，均應考慮到卵巢殘余物綜合征的可能，特別是那些具有高危因素的患者。
1.卵巢殘余綜合征
術前診斷主要依靠病史。患者常有因子宮內膜異位癥或盆腔炎等行雙側卵巢切除的病史，手術一般較困難或有多次手術史，以及慢性、復發性盆腔疼痛，少數伴有腹膜癥狀。術后出現持續性或周期性下腹疼痛和性交痛，伴有盆腔包塊，個別患者可有肋部疼痛
2.除病史外
還需參考體檢和婦科檢查，激素水平檢測和超聲、CT檢查等。盆腔包塊在雙合診時由于盆腔有致密粘連往往不易查出，而作三合診查出率較高，常可捫及于增厚的骶、主韌帶處有小結節或盆腔包塊。B超查出包塊有助于診斷和盆腔探查術前定位。B超圖像為邊界清晰的盆腔腫塊回聲，有少量液體圍繞。
3.ORS的診斷標準
（1）1次或多次婦科手術中切除雙側卵巢。
（2）未用雌孕激素替代治療的情況下，血清FSH呈絕經前水平（<40mU/ml），表明存在有功能的卵巢組織。成功的卵巢殘留組織切除后，FSH水平在術后1周內超過40mU/ml。
（3）再次手術時發現：剖腹探查可見盆腔致密粘連，在盆底、骨盆漏斗韌帶及輸尿管上有小結節，或可見到3～10cm大小的盆腔包塊，位于髂內血管附近或陰道殘端側角處，與周圍組織如膀胱直腸、乙狀結腸粘連。腫塊還可包繞輸尿管，術中切除組織送病檢證實為卵巢組織。
4.病理診斷
多數切除的卵巢殘余物組織切片顯示，在腫塊或粘連增厚的組織中可見正常卵巢組織、單純囊腫、囊狀卵泡或卵泡囊腫、出血性黃體或多個退化程度不等的黃體，黃體外圍繞黃素化顆粒細胞和卵泡內膜細胞，證實殘余的組織是有功能的卵巢組織。
5.靜脈腎盂造影
可顯示腎盂擴張和輸尿管移位。
6.GnRHa和氯米芬刺激試驗
因觸發促性腺激素釋放刺激，雌二醇值顯著增加而證實ORS的診斷。
7.CT和MRI
有關CT和MRI用于ORS診斷的文獻報道，其診斷價值尚難以定論。