偏头痛的诊断应根据详细的病史做出，特别是头痛的性质及相关的症状非常重要，如头痛的部位，性质，持续时间，疼痛严重程度，伴随症状及体征，既往发作的病史，诱发或加重因素等。
对偏头痛患者应进行细致的一般内科查体及神经科检查，以除外症状与偏头痛有重叠，类似或同时存在的情况，诊断偏头痛虽然没有特异性的实验室指标，但有时给予患者必要的实验室检查非常重要，如血，尿，脑脊液及影像学检查，以排除器质性病变，特别是中年或老年期出现的头痛，更应排除器质性病变，当出现严重的先兆或先兆时间延长时，有学者建议行颅脑CT或MRI检查，也有学者提议当偏头痛发作每月超过2次时，应警惕偏头痛的原因。