La diagnosi della sindrome di Guillain-Barré si effettua principalmente su base clinica e sul riscontro di alcuni segni, quali il rapido sviluppo della paralisi muscolare, l'assenza di riflessi, l'assenza di febbre e una causa probabile. Test diagnostici che possono essere effettuati per chiarire la condizione sono la rachicentesi (puntura lombare), con la quale si evidenzia un aumento delle proteine nel liquido spinale e delle cellule, ed esami elettromiografici e istologici dei nervi periferici.