Há dois tipos de testes laboratoriais que permitem o diagnóstico da SXF: testes cromossómicos e testes moleculares. O valor relativo destes testes depende da situação específica, uma vez que, para uma criança do sexo masculino com atraso mental e pouco ou nenhum disformismo está indicado o estudo cromossómico completo com pesquisa específica adicional de SXF; para uma menina com atraso mental é recomendável fazer directamente o teste molecular baseado no uso de sondas de DNA, uma vez que, neste caso, o estudo cromossómico para pesquisa de SXF tem frequência altíssima de resultados falsos negativos.
À imagem de outras síndromes e/ou malformações/disfunções mentais, esta síndrome é de difícil diagnóstico. Também neste caso, uma intervenção precoce é recomendada com vista a evitar a sua evolução mais que a sua evitação uma vez que é congénita.