Die Diagnose des Thoracic-Outlet-Syndroms (TOS) umfasst in der Regel eine Kombination aus speziellen klinischen Tests sowie verschiedenen bildgebenden und elektrophysiologischen Untersuchungen. Zu diesen Untersuchungen gehören Röntgenaufnahmen, Ultraschall, Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) und Elektromyographie (EMG). Aufgrund der vielfältigen und oft vagen Natur seiner Symptome und Befunde kann das TOS eine anspruchsvolle Diagnose sein, und Verzögerungen können auch bei gründlicher Untersuchung und Abklärung auftreten.