Studi di neuroimaging e analisi di marcatori del sangue, metabolismo energetico e funzione mitocondriale, hanno rivelato molte anomalie biologiche oggettive, ma nessuno di questi “biomarcatori” ha ancora un tasso di falsi negativi e falsi positivi sufficientemente basso da costituire un test diagnostico. Agli esami non risultano solitamente alterazioni di marcatori normali, come il CPK, e all'elettromiografia non sono presenti segni estesi di denervazione, al massimo di sofferenza muscolare, talvolta correlata o autonoma (dovuta a cause meccaniche come l'ernia del disco). In certi casi vengono eseguiti risonanza magnetica o biopsia muscolare per escludere miopatie come la distrofia muscolare o la sclerosi multipla alla cui sintomatologia la CFS viene spesso associata. 