Allo stato attuale l'unico metodo affidabile per diagnosticare una esofagite eosinofila è l'esecuzione di una esofagogastroscopia eseguendo biopsie multiple. L'esame con bario può evidenziare irregolarità nella forma dell'esofago causate dalla esofagite eosinofila, ma non tutti i pazienti hanno tali caratteristiche fisiche. L'endoscopia è in genere eseguita da un gastroenterologo. L'esofagoscopia è normalmente effettuata in regime ambulatoriale, con anestesia locale spray e/o la somministrazione di una lieve sedazione (di norma si fa ricorso al midazolam 2–5 mg endovena). I campioni bioptici devono essere presi da più siti sulla mucosa esofagea, per migliorare l'accuratezza diagnostica.