O diagnóstico baseia-se nos sintomas do paciente, no exame clínico, nos antecedentes pessoais associados aos fatores de risco citados anteriormente, e algumas vezes, à predisposição genética familiar (mutação dos cromossomos mitocondriais) 

Os exames subsidiários, de eleição, são a audiometria convencional, de alta frequência, as emissões otoacústicas por produtos de distorção e o exame vestibular. Os testes auditivos devem ser realizados semanal ou quinzenalmente após o início do tratamento, e prosseguir, mensalmente, até 6 meses após a suspensão da medicação, para detectar perdas tardias

O exame de emissões otoacústicas é considerado um excelente instrumento para a monitoração e a detecção precoce da lesão, sendo mais indicadas as emissões otoacústicas por produtos de distorção. As respostas normalmente estão ausentes ou alteradas, pois as lesões se iniciam pelas células ciliadas externas, antes de acometerem as células ciliadas internas e o gânglio espiral

Alterações nas respostas das emissões otoacústicas ou perdas acima de 90 dB em mais de três frequências, em pelo menos uma orelha, são confirmatórios para ototoxicidade 

Os potenciais evocados auditivos de tronco encefálico são importantes para avaliar o limiar auditivo, principalmente em crianças, além de verificar a extensão da lesão (nervo auditivo)