Il n'y a pas de test unique et définitif pour le SOPK. En Amérique du Nord, les médecins diagnostiquent généralement le SOPK en se basant sur les critères suivants :

• des antécédents de mentruations irrégulières (associés à un manque d'ovulation)
• un taux d'androgènes élevés ou pilosité masculine
• l'absence d'autres maladies qui pourraient expliquer les symptômes de la femme

Pour diagnostiquer le SOPK, votre médecin procédera à un examen physique, qui peut inclure un examen pelvien et vous posera des questions sur vos antécédents médicaux. Des analyses sanguines seront effectuées pour confirmer la présence d'une grande quantité d'hormones mâles et éliminer d'autres causes potentielles des symptômes. Votre médecin peut également tester votre glycémie et votre cholestérol.

De plus, une échographie vaginale peut être utilisée pour rechercher les ovaires polykystiques. D'habitude, un diagnostic du SOPK par échographie est effectué si, en plus des autres symptômes, il y a au moins huit à 10 kystes, de moins de 10 mm de diamètre sur au moins un ovaire. Un ovaire polykystique est souvent une fois et demie à trois fois plus gros qu'un ovaire sain. Les ovaires des femmes atteintes du SOPK ne présentent pas de kystes, mais plutôt des follicules qui n'ont pas pu produire d'ovules. Cela peut provoquer l'apparition d'une « chaîne de perles » sur l'échographie. Il est aussi possible d'être atteinte du SOPK mais d'avoir des ovaires à l'apparence normale. Les médecins considèrent habituellement que la découverte d'ovaires polykystiques est un signe possible du SOPK, mais ils ne s'appuient pas sur ce seul critère pour diagnostiquer la maladie.

Bien que la plupart des femmes atteintes du SOPK soient atteintes de surpoids ou obèses, certaines ont un poids normal.