通常血液化驗對腸系膜上靜脈血栓形成的診斷沒有幫助，代謝性酸中毒以及血清乳酸水平升高可用來判定存在腸壞死，但往往是疾病晚期的表現。50% ～75%的病人腹平片檢查正常，僅有5%的病人表現特殊的腸缺血征象:腸腔出現指壓征提示腸黏膜缺血，腸壁氣腫或門靜脈游離氣體是腸系膜靜脈血栓形成所導致的腸梗死的特征性表現。腹部彩色多普勒超聲檢查可發現腸系膜靜脈血栓，但對于懷疑有腸系膜靜脈血栓形成的病例應選用計算機斷層掃描(CT) 。CT檢查可以使90%的病人獲得診斷，但對于早期門靜脈內小的血栓的診斷準確性降低。選擇性腸系膜血管造影可以顯示位于大的靜脈內的血栓，或腸系上膜靜脈顯影延遲。磁共振成像對診斷腸系膜上靜脈血栓形成具有較高的敏感性和特異性，但其檢查過程較為復雜，普及性差。隨著技術的進步，磁共振成像在腸系膜上靜脈血栓形成的診斷方法中可能將占有一席之地。
腸系膜靜脈血栓形成的病人可以有漿液血性腹水，這時診斷性腹腔穿刺可能會對診斷有所幫助。腹腔鏡檢查中的氣腹操作可能增加腹腔內壓，減少腸系膜血流量，應避免使用。由于結腸和十二指腸很少被累及，故纖維結腸鏡和胃十二指腸鏡檢查的價值有限。內鏡超聲檢查可以發現腸系膜靜脈血栓形成，但由于在檢查中造成腸管擴張，最好用于無急性癥狀的病人。
對于腸系膜上靜脈血栓形成的病例， CTA是較好的檢查方法，不僅可以顯示腸系膜血管并確定受累腸管的范圍，還可以排除其他導致腹痛的疾病。腸系膜血管造影則應在懷疑有血栓形成傾向病人使用，這種情況下血栓往往位于腸系膜靜脈系統中較小的血管中。