Agli esami di laboratorio si riscontrano chetosi, acidosi, anemia, neutropenia, trombocitopenia, iperglicinemia, ipoglicemia ed elevati livelli di acido metilmalonico nel sangue e nelle urine.L'iperammoniemia, sempre presente, è dovuta al difetto intramitocondriale di acetilCoA e all'inibizione secondaria degli enzimi del ciclo dell'urea da parte degli esteri dell'acilCoA.Questi pazienti presentano un'elevata escrezione urinaria di acido metilmalonico associato a un'aumentata escrezione di acido metilcitrico, acido 3-idrossi propionico e altri metaboliti derivati dal propionilCoA.Si ha inoltre un aumento dell'acilcarnitina plasmatica, in particolare della propionilcarnitina e una riduzione della carnitina libera.La diagnosi definitiva è data dal dosaggio dell'attività enzimatica nelle colture di leucociti o fibroblasti.