Le diagnostic du torticolis est principalement établi par un examen physique détaillé effectué par un médecin. Lors de cet examen, l'amplitude de mouvement et l'inclinaison de la tête du bébé sont évaluées. De plus, les muscles du cou sont examinés attentivement pour détecter tout gonflement ou raideur. Selon la gravité de l'état, le médecin peut demander des examens complémentaires :

* Radiographie du cou
* Tomodensitométrie (TDM) de la tête et du cou
* Imagerie par résonance magnétique (IRM) de la tête et du cou