El diagnóstico de sospecha se realiza a través del cuadro clínico, que suele ser evidente. Por lo general, el niño sufre un catarro con gran cantidad de mocos y se queja de dolor en el oído. Posteriormente, el médico realiza una otoscopia (exploración del oído) que muestra un oído con moco claro o con un color parecido a la miel. Se aprecia el tímpano rojo. A veces, el timpano está abombado y tirante por el almacenamiento de moco existente detrás de él y que está a tensión. El tímpano, entonces, puede rasgarse y dejar salir la mucosidad, lo que se denomina perforación de tímpano, que es visible con un otoscopio.
En ocasiones, el médico puede solicitar el cultivo de las secreciones para determinar el microorganismo que ha causado la infección y un antibiograma para poder seleccionar el antibiótico más efectivo contra ese germen.
Es bastante frecuente que los niños pequeños, que tienen las trompas de Eustaquio poco desarrolladas y en posición horizontal, acumulen moco procedente de las vegetaciones, que se puede infectar y pasar al oído, provocando una otitis. Por ello, en el diagnóstico de las otitis de repetición es necesario explorar el estado de las vegetaciones adenoides.