Le diagnostic du syndrome du défilé thoracique (SDT) implique généralement une combinaison de tests cliniques spécialisés, ainsi que diverses études d'imagerie et électrophysiologiques. Ces investigations peuvent inclure des radiographies, des échographies, des tomodensitométries (TDM), des imageries par résonance magnétique (IRM) et des électromyographies (EMG). En raison de la nature diverse et souvent vague de ses symptômes et de ses signes, le SDT peut être un diagnostic difficile, et des retards peuvent survenir même avec un examen et une investigation approfondis.