Diagnosis yang dilakukan pada keracunan makanan didasarkan kepada gejala yang dialami dan jenis makanan yang dikonsumsi. Pemeriksaan fisik juga dilakukan untuk mencari tahu apakah gejala keracunan makanan juga disertai dengan dehidrasi. Suhu tubuh, denyut jantung, tekanan darah, dan bagian perut yang sakit juga akan diperiksa oleh dokter.

Selain pemeriksaan di atas, dokter mungkin akan melakukan tes darah, tes kondisi tinja, dan pemeriksaan parasit. Tes-tes ini bertujuan untuk mengetahui jenis organisme penyebab terjadinya keracunan. Meskipun begitu, ada juga beberapa kasus keracunan makanan yang tidak diketahui penyebabnya.

Tes pencitraan dan pungsi lumbal hanya akan dilakukan jika dicurigai infeksi sudah menyebar ke bagian tubuh yang lain.