三甲胺尿症的诊断主要依靠临床表现、实验室检测和基因分析相结合的方法。该疾病由于三甲胺氧化酶缺乏导致体内三甲胺蓄积，特征性表现为尿液、汗液和呼气中散发出鱼腥味。早期诊断对改善患者生活质量和社会适应至关重要。
诊断过程首先需关注典型症状，如持续性鱼腥味体臭，尤其在进食富含胆碱或三甲胺前体物质如鸡蛋、肝脏、豆类后加重。尿液三甲胺测定是确诊的关键步骤，通常采用气相色谱-质谱联用技术GC-MS定量尿液中三甲胺及其氧化物TMAO的浓度。健康人群尿三甲胺浓度通常低于10%，而患者可显著升高至60%以上。基因检测可进一步明确FMO3基因突变位点，辅助鉴别携带者或非典型病例。部分情况下需进行胆碱负荷试验，通过口服特定剂量胆碱后监测尿液三甲胺水平变化，以评估酶活性缺陷程度。
诊断时需注意排除其他可能引起体臭的疾病，如苯丙酮尿症、异戊酸血症或卫生习惯不良。样本采集需规范，避免饮食或药物干扰，例如检测前48小时需限制富含前体物质的摄入。部分患者症状呈间歇性，需多次检测以提高准确性。基因检测虽能明确病因，但需结合临床表型解读，避免过度依赖单一结果。对于儿童患者，家长主诉的体味特征常为重要线索，但需与青春期生理性体味区分。心理评估和社会支持同样重要，减少患者因气味问题产生的社交焦虑或歧视。
