L'anisocorie est diagnostiquée par un ophtalmologiste lors d'un examen oculaire. Au cours du processus de diagnostic, des tests supplémentaires peuvent être demandés pour évaluer les symptômes et déterminer la cause sous-jacente. Des gouttes oculaires peuvent être utilisées pendant l'examen pour permettre une meilleure évaluation des pupilles. Les méthodes diagnostiques avancées suivantes peuvent être employées pour enquêter de manière approfondie sur la cause de l'anisocorie : Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), Tomodensitométrie (TDM), Radiographie, Numération Formule Sanguine complète.