血生化检查80%患者的乳酸、丙酮酸最小运动量实验呈阳性，即运动后10分钟血乳酸和丙酮酸仍不能恢复正常。线粒体呼吸链复合酶活性降低。少数患者血清肌酸磷酸激酶（CK）和乳酸脱氢酶（LDH）水平轻度升高，多数为正常。肌肉活检获取的新鲜肌肉组织必须通过冰冻切片进行MGT染色，方可发现肌肉破碎红纤维，以支持诊断。影像学检查头颅CT或MRI可发现“层状坏死”特征性改变，也同时排除其他疾病;尤其是在发作当时进行DWI检査,可清楚地出现典型层状坏死表现。肌电图多数为肌源性受损，少数可以正常。线粒体DNA分析可协助本病诊断。DNA分析可见mtDNA点突变、缺失、重复或丢失。