醫生會以多種方法診斷此症。
特殊的驗血能得知患者體內的不正常抗體是否過高。八成半的全身性重症肌無力（generalized myasthenia gravis）患者，可驗出「乙醯膽鹼受體」的抗體。驗不出此抗體的患者當中，有三至四成驗出另一種抗體：「肌肉特異性酪氨酸激酶」抗體（muscle-specific tyrosine kinase antibody，簡稱MuSK antibody），它主要屬IgG4抗體。有些患者並沒有驗出上述兩種抗體，他們大多不屬於全身性重症肌無力患者，病情只局限在眼部，即眼部重症肌無力（ocular myasthenia gravis）。（請同時參考提問一）
不過，驗血不足以確定診斷，還需要配合其他方法確認。
其中一個測試叫「氯化騰喜隆測試」（edrophonium test），是指以靜脈注射名為「氯化騰喜隆」（edrophonium chloride）的藥物進懷疑患者的體內。此藥可阻止「乙醯膽鹼」的分解，暫時令「乙醯膽鹼」水平上升。若為「重症肌無力」患者，注射後可見患者肌肉無力的病徵暫時消除。
另一個為冰敷測試（ice pack test）。醫生以冰袋敷懷疑患者下垂的眼瞼，大約兩分鐘。由於低溫壓抑抗體的活動，導致不正常抗體短時間內不能霸佔「乙醯膽鹼受體」，令眼睛張開，表示當事人可能患上「重症肌無力」。醫生或以此測試代替「氯化騰喜隆測試」。
醫生也會針對乏力的肌肉作神經傳導測試（nerve conduction study），方法是以微弱的電流在特定的時間內重複刺激相關的肌肉（repetitive nerve stimulation）。如果患了此症，肌肉在重複刺激下，會顯得疲勞而無力，使得肌肉活動下降，表示神經及肌肉纖維之間的信息傳遞出問題。而單纖維肌電圖（single fiber electromyography）則能測知神經及肌肉纖維之間的信息傳遞是否出問題。
由於胸腺瘤跟「重症肌無力」有一定關係（見提問五），故醫生也會以電腦掃描或磁力共振協助診斷有否胸腺瘤。
肺功能測試有助醫生判斷患者有沒有呼吸衰竭的風險，以及會否演變為「肌無力危象」（myasthenic crisis），意即因「重症肌無力」病情加重而導致呼吸肌肉突然衰弱。
參考文獻：
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