診斷主要依據(jù)患者本人對癥狀的敘述。心絞痛發(fā)作間歇期甚至在發(fā)作期間，體格檢查或心電圖可能只有很少異常改變。發(fā)作時，心率可稍有增加，血壓也可能有輕度的上升。有時可以在心前區(qū)聞及特征性的心音改變。典型發(fā)作時，心電圖上可有改變，但甚至是嚴重冠狀動脈疾病患者，在心絞痛發(fā)作間歇期心電圖也可能是正常的。

當癥狀典型時，診斷心絞痛是容易的。疼痛的性質(zhì)、發(fā)作部位以及疼痛發(fā)作與活動、進餐、天氣和其他一些因素的關(guān)系有助于醫(yī)生作出正確診斷。某些檢查可能有助于確定缺血的嚴重程度以及確定是否存在冠狀動脈疾病和病變的程度。

運動負荷試驗有助于評價冠狀動脈疾病的嚴重程度以及心臟對缺血的反應能力；也有助于確定是否需要進行冠狀動脈造影檢查或外科手術(shù)。

放射性核素成像與運動負荷試驗結(jié)合提供有關(guān)心絞痛的信息。放射性核素顯像不僅能證實缺血存在，而且能確定受累心肌的范圍和損害程度以及顯示到達心肌的血流量。

運動心動圖是一種通過發(fā)射超聲來獲得心臟圖像的檢查手段（即超聲心動圖）。該項檢查是無創(chuàng)性的，能夠顯示心臟的大小、心肌活動情況、通過心臟瓣膜的血流以及瓣膜的功能。分別在靜息時和峰運動時進行該檢查。當存在缺血時，左室心肌壁泵血活動出現(xiàn)異常。

冠狀動脈造影當冠狀動脈疾病或心肌缺血不能肯定時，有必要進行冠狀動脈造影。大多數(shù)情況下，該項檢查用于確定冠狀動脈疾病的嚴重程度以及評價患者是否需要手術(shù)治療以改善心肌的血供，包括冠狀動脈搭橋術(shù)和冠狀動脈成形術(shù)。

少數(shù)患者，盡管有典型的心絞痛發(fā)作及異常的運動負荷試驗，但冠狀動脈造影卻不能證實冠狀動脈疾病的存在。部分病人可能是心肌內(nèi)小動脈狹窄，但仍有相當多的問題尚不清楚。部分專家將這種異常稱為“X綜合征”。通常硝酸酯類藥物或β阻滯劑能夠改善這類綜合征的癥狀。X綜合征患者的預后較好。

連續(xù)心電圖監(jiān)測即Holter監(jiān)測，能夠揭示隱匿性心肌缺血存在。醫(yī)生們對隱匿性心肌缺血的意義還有爭論，但總的看來，冠狀動脈病變的嚴重程度決定了隱匿性心肌缺血的程度以及患者的預后。動態(tài)心電圖也有助于診斷變異性心絞痛，因為它能記錄下靜息時發(fā)生心絞痛發(fā)作時心電圖的特征性變化。

血管造影（動脈內(nèi)注入顯像劑后進行X線攝影）有時可以確定沒有粥樣硬化斑塊的冠狀動脈痙攣。在血管造影時，有時需要使用某些能誘發(fā)冠狀動脈痙攣的藥物。