De diagnose microcefalie wordt gesteld op basis van het meten van de hoofdomtrek. De hoofdomtrek wordt gemeten rond het grootste deel van het hoofd, net boven de wenkbrauwen en over de oren. Het is belangrijk op te merken dat de hoofdomtrek kan variëren op basis van etniciteit en andere factoren. Daarom wordt de diagnose microcefalie gesteld wanneer de hoofdomtrek aanzienlijk kleiner is dan verwacht wordt op basis van de leeftijd en het geslacht van het kind.

Naast de meting van de hoofdomtrek zal een arts ook rekening houden met andere factoren, zoals:

- De vorm van het hoofd

- De algehele groei en ontwikkeling van het kind

- De aanwezigheid van andere medische aandoeningen

Beeldvormende onderzoeken, zoals een CT-scan of MRI, kunnen ook worden uitgevoerd om de hersenen te evalueren en andere mogelijke oorzaken van de kleine hoofdomvang uit te sluiten.