Botulizmo diagnozė grindžiama Clostridium botulinum toksino identifikavimu laboratorijoje ir klinikinių simptomų stebėjimu, net jei kartais jie nėra specifiniai. Tiesą sakant, liga gali būti painiojama su Guillain-Barré sindromu, poliomielitu, insultu, myasthenia gravis ir erkių paralyžiumi.
Maisto botulizmo atveju svarbūs įkalčiai yra neuromuskulinių sutrikimų ir galimai užterštų maisto produktų nurijimas. Vienalaikis pasireiškimas ne mažiau kaip 2 pacientams, valgiusiems tą patį maistą, supaprastina diagnozę. Patvirtinimas gaunamas, išskiriant mikroorganizmą su įtariamo maisto ar išmatų mėginiais ir nustatant botulino toksiną maisto produktuose arba biologinėse medžiagose (pvz., Krauju, skrandžio sultimis ir vėmimu).
Kita vertus, žaizdų botulizmo atveju diagnozę patvirtina serumo toksino paieška arba Clostridium botulinum išskyrimas iš odos pažeidimo mėginio.
