1、查体：医生根据患儿有无特殊面容、生长发育是否落后、有无特殊皮纹进行评估。
2、实验室检查：
（1）细胞遗传学检查：取患儿外周血做染色体核型分析以确定诊断并分型，并做出现风险的评估。
（2）荧光原位杂交：以21号染色体的相应部位序列作为探针，与外周血中的淋巴细胞或羊水细胞进行杂交，可以快速、准确的进行诊断。唐氏综合征患者的细胞中可呈现3个21号染色体的荧光信号。
3、产前筛查：
（1）血清标志物筛查：孕早期取孕妇外周血测HCG、妊娠相关蛋白A(PAPPA)进行初筛，孕中期测定孕妇血清中β-绒毛膜促性腺激素(β-HCG)、甲胎蛋白(AFP)、游离雌三醇(FE3)浓度，进行唐氏综合征筛查。根据孕妇此三项结果并结合其年龄，计算出本病的危险度，将孕妇区分为高危和低危两类，对于高危孕妇进一步进行羊水穿刺做最终诊断。
（2）羊水细胞染色体检查：羊水细胞染色体检查是唐氏综合征产前诊断的确诊方法，唐氏筛查结果为“高危”的孕妇需要进一步进行羊水细胞染色体检查做最终诊断。
（3）超声测量胎儿颈项透明层厚度：是小儿唐氏综合征的重要筛查指标之一，通常在孕期11~14周之间进行，数值高则风险大。