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，通过测量头围来初步判断，正常新生儿头围约33~35厘米，1岁时约46厘米，2岁时约48厘米，若儿童头围低于同年龄、同性别正常儿童头围均值的2个标准差以上，就要高度怀疑小头畸形。
临床表现方面的判断
头围明显偏小： 最直观的表现就是孩子的头围远小于正常标准。比如在定期体检时，发现孩子头围增长缓慢，与同年龄段孩子差距越来越大。面部和脑部发育异常： 可能伴有面部比例不协调，脑部发育也会受到影响，孩子可能出现智力发育迟缓、运动功能障碍等情况，像坐、站、走等大运动发育落后于正常儿童。
头颅影像学检查依据
头颅CT检查： 可以清晰看到颅骨容积变小，脑实质发育明显落后，脑沟回增宽、加深等情况。通过CT图像能直观对比出小头畸形患儿的脑部结构与正常儿童的差异，颅骨的形态也会显示异常，颅缝过早闭合等。头颅MRI检查： 能更精细地观察脑部组织的情况，了解脑实质的发育程度，比如脑皮层变薄、脑体积缩小等，对于诊断小头畸形的病因和病情严重程度有重要意义，能发现是否存在脑部发育的先天性缺陷等问题。
遗传学检查辅助诊断
基因检测： 部分小头畸形与遗传因素有关，通过基因检测可以发现相关的致病基因。例如某些特定的基因突变可能导致小头畸形的发生，通过对患儿及其家族成员进行基因检测，能明确是否存在遗传相关性，有助于准确诊断小头畸形以及判断其遗传方式等。