يعتمد تشخيص مرض التوحد على سلوك الشخص المبلغ عنه والملاحظ بشكل مباشر. لا توجد واسمات حيوية معروفة لحالات طيف التوحد التي تسمح بالتشخيص الحاسم.
في معظم الحالات، تُستخدم معايير التشخيص المدونة في التصنيف الدولي للأمراض التابع لمنظمة الصحة العالمية أو الدليل التشخيصي والإحصائي للاضطرابات النفسية الصادر عن الجمعية الأمريكية للأطباء النفسيين. يتم تحديث هذه الأدلة المرجعية بانتظام بناءً على تطور الأبحاث والتقييم المنهجي للخبرة السريرية واعتبارات الرعاية الصحية. حاليًا، يُستخدم الدليل التشخيصي والإحصائي للاضطرابات النفسية (الطبعة الخامسة) الذي نُشر في عام 2013 والمراجعة العاشرة للتصنيف الدولي للأمراض الذي دخل حيز التنفيذ في عام 1994، مع استبدال الأخير بالمراجعة الحادية عشرة للتصنيف الدولي للأمراض التي دخلت حيز التنفيذ في عام 2022 وتُنفذ حاليًا من قبل أنظمة الرعاية الصحية عبر العالم. يعتمد تشخيص طيف التوحد الذي يمكن إجراؤه والمعايير المستخدمة على لوائح نظام الرعاية الصحية المحلي.
وفقًا لمراجعة الدليل التشخيصي والإحصائي للاضطرابات النفسية (الطبعة الخامسة) لعام 2022، من أجل تشخيص اضطراب طيف التوحد، يجب على الفرد أن يعاني من «عجز مستمر في التواصل والتفاعل الاجتماعي» و«أنماط مقيدة ومتكررة من السلوكيات أو الاهتمامات أو الأنشطة». يجب أن تبدأ هذه السلوكيات في مرحلة الطفولة المبكرة وأن تؤثر على قدرة الفرد على أداء المهام اليومية. بالإضافة إلى على ذلك، يجب ألا تكون الأعراض قابلة للتفسير بشكل كامل من خلال اضطراب النمو الذهني أو التأخر النمائي الشامل.