由于本病臨床表現無特異，發病率低，特別是僅有腦部或周圍神經癥狀時，易誤診為病毒性腦炎、多發性硬化癥、多發性周圍神經病等。因此，如有以上臨床特點，均應考慮到本病的可能，及時行生化及影像學檢查，必要時行病理或基因檢查。
生化檢測
尿沉渣發現大量異染顆粒可初步診斷。檢測血白細胞及皮膚成纖維細胞中ARSA活性可確診本病。雜合子中度下降，MLD患者基本不含此酶。
MRI檢查
MRI表現為腦室周圍及皮質下白質廣泛的，對稱性的改變，在T1WI為低信號、T2WI為高信號，通常自雙側額葉向后發展，注入造影劑后，病灶無強化。在癥狀早期即有很明顯的改變，但無U形纖維及小腦受累。后期可景及小腦，U形纖維，并有腦室擴大和腦皮質萎縮。CT掃描可在病灶部位發現低密度影，但不如MRI清晰。單光子發射計算機體層攝影術在MRI有異常表現前1年即可發現病灶部位腦血流量降低，因此可用于早期診斷。磁共振質子波譜(MRS)表現可以反映MLD腦內異常病理及生化改變，MRS能夠在MLD腦組織結構改變之前發現生化代謝的異常，敏感性較好，對于MLD的早期診斷有積極的意義。MLD此病也可能累及患者的腎、膽囊、肝等，膽囊超聲的異常可作為本病輔助的臨床診斷，與其他類型的腦白質營養不良相鑒別。
病理及其他檢查
周圍神經、腦組織、腎臟、肝管、膽囊活檢發現異染的，電鏡下呈特異性的人字型和蜂窩狀結構物質，可確診本病。腦脊液蛋白多數大于1.0g/L，周圍神經傳導速度減慢，腦干誘發電位潛伏期延長，腦電圖示彌漫性慢波，均有助于MLD的診斷。雜合子盡管無臨床癥狀，但可有神經電生理的改變
基因診斷
ARSA基因和SAP-B基因突變檢測多用于鑒別攜帶者及產前診斷，并可鑒別患者基因型，為基因治療提供依據。基因檢測聯合ARSA活性、SAP-B蛋白測定可以確保產前診斷。
對MLD的臨床表現及診斷問題需注意以下方面： 對于嬰幼兒，出現肢體無力、步態異常、肢體共濟失調等表現時，若早期僅表現為周圍神經受損， 也需行頭顱MRI檢查， 即使當時頭顱MRI無異常，也不能輕易確診為僅僅周圍神經疾病，仍需嚴密觀察病情變化，對于有MLD家族史的患者更需謹慎，若行頭顱MRI檢查提示雙側大腦半球白質對稱性病變，在排除了可能由于非遺傳性的獲得性或環境因素所致的情況如炎癥、免疫、缺氧、中毒等所致的白質病變后也有必要行針對周圍神經的體檢及必要的輔檢，因為部分嬰兒晚期型MLD患者周圍神經改變伴隨或先于中樞神經系統的改變， 而成為該型的首發癥狀。