對所有非特異性的性連鎖MR均應考慮為本征。臨床表現中以語言障礙為特征的MR，長臉、大耳、巨睪和精神行為異常是脆性X染色體綜合征的診斷要點。
染色體分析示脆點表達率≥4%即為陽性。染色體檢查通常在低或無葉酸和胸腺嘧啶的培養基中進行培養，但是陽性率低，不能測出脆性X染色體綜合征攜帶者。
一般的內分泌檢查無特殊發現。EEG可見含有θ、α和β頻率的低幅復合波，間有短陣發放性4—7c/s的θ節律。葉酸治療有效則有助于診斷。
基因診斷是日前脆性X染色體綜合征的診斷可靠的方法，包括DNA連鎖分析、Southern印跡雜交法、PCR技術等。直接DNA連鎖分析費時；Southern印跡雜交有較高的靈敏性及特異性，可以同時檢測CGG的拷貝數和甲基化狀態，PCR技術靈敏度高，通常作為篩查診斷。