小头畸形的诊断主要依据临床表现、头颅影像学检查等。一般来说，新生儿或婴儿出生后头围明显小于同年龄、同性别正常儿童头围的2个标准差以上，就要高度怀疑小头畸形。
临床表现方面的诊断要点
头围测量： 定期测量婴儿头围是关键。正常足月儿出生时头围约33 - 35厘米，在出生后前半年头围增长约8 - 10厘米，后半年增长约2 - 4厘米。如果婴儿头围在相应月龄明显低于正常范围，比如3个月大的婴儿头围远小于同龄正常婴儿头围的均值减2个标准差，就要考虑小头畸形的可能。面容表现： 小头畸形患儿还可能伴有特殊面容，比如前额窄小、枕部平坦等，面部比例也可能不协调。
头颅影像学检查诊断
头颅CT检查： 通过头颅CT可以清晰看到颅骨的形态以及脑组织的情况。小头畸形患儿头颅CT显示颅骨骨缝早闭，颅骨容积明显小于正常，脑组织发育也会受到影响，脑实质明显减少等。头颅MRI检查： 头颅MRI对脑组织的显示更为清晰，能更准确地评估脑组织的发育状况。小头畸形患儿头颅MRI可见大脑皮层变薄，脑沟回变浅等，脑室可能相对增大，但整体脑容积减小。
病因相关的辅助诊断
基因检测： 部分小头畸形与基因异常有关，通过基因检测可以发现一些致病基因。例如某些特定染色体的异常或者单基因的突变等，有助于明确小头畸形的病因类型，像一些遗传综合征相关的小头畸形可以通过基因检测来确诊。产前检查线索： 如果是产前发现胎儿头围小于正常，也要考虑小头畸形的可能，进一步结合其他检查来综合判断胎儿是否存在小头畸形情况，比如通过胎儿超声等检查进行初步评估。