1、肌红蛋白血症和肌红蛋白尿：Mb(肌红蛋白)半衰期短(1～3小时)，血循环中低水平的Mb可以被网状内皮系统清除，因而对诊断横纹肌溶解综合征并不敏感。但是，当肌肉损伤时，大量Mb入血，超过其与珠蛋白的结合能力，血浆游离Mb的水平升高，造成肌红蛋白血症。当Mb水平超过5～15mg/L时，开始从肾脏排出，出现肌红蛋白尿症。一般肌肉缺血4～8小时可发生明显的肌红蛋白尿，循环恢复3小时后达高峰，可持续12小时。少量的肌红蛋白不足以改变尿液的颜色，当肌红蛋白导致尿色改变时，提示横纹肌溶解综合征已经发生，即将发生肾功能衰竭。但横纹肌溶解综合征是早期、一过性的表现，可能在明显肾衰竭时为阴性。故Mb阴性也不能排除横纹肌溶解综合征的诊断。
2、CK(肌酸激酶)及其同工酶：CK半衰期可长达1.5天，能正确反应肌肉受损情况，较Mb(肌红蛋白)敏感性高。CK>1000U/L，提示肌肉损伤，CK>20000U/L，出现肌红蛋白尿。因为全身很多脏器中均存在CK，为进一步鉴别其来源，常需做其同工酶分析，正常人CK-MB/CK<1%，当其比值介于1%～3%提示为骨骼肌受损。另外，能反映肌肉损伤的血清酶转氨酶、醛缩酶、LDH(乳酸脱氢酶)等均有不同程度升高。
3、血清电解质及肾功能：由于横纹肌溶解综合征时细胞受损，细胞内的K离子、磷酸盐释放入血，常常出现高钾血症、高磷血症，同时血尿酸升高，血钙下降。当出现肾功能衰竭时肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)上升，肌酐增高多大于尿素氮的增高。每日血肌酐上升常超过15～20mg/dl，且BUN/Cr值<10，甚至达2～3。另外，部分患者有凝血功能障碍。血气分析示酸中毒等。
4、血、尿常规：尿隐血多为阳性，有时尿中可见到色素管型。尿糖、尿蛋白阳性提示存在肾小管损伤。部分患者可有血小板减少、贫血、白细胞升高。
5、病理检查：
（1）肌活检：50%的横纹肌溶解综合征无肌肉损伤症状，故肌活检并非诊断非创伤性横纹肌溶解综合征的必要手段。病理可见，横纹肌组织部分肌纤维消失，间质炎细胞浸润。
（2）肾活检：当合并有急性肾衰竭时，远端肾单位有肌红蛋白管型形成，一般直段最为明显，髓祥升支粗段亦可累及。近端上皮细胞肿胀、坏死或消失；免疫组化检测到肌红蛋白阳性。
6、特殊检查：肿胀组织局部超声或MRI检查可以发现并明确肌肉损伤的范围、程度、液化情况，可作为肌活检诊断肌肉坏死的非侵入性辅助检查。
7、其他：
（1）酰基肉毒碱连续光谱法分析：用于筛选脂肪酸氧化疾病相关的横纹肌溶解综合征或无确切病因横纹肌溶解综合征或肌红蛋白尿患者。
（2）长链三酰甘油负荷实验或禁食试验：了解酮体衰竭，协助诊断脂肪酸代谢障碍肌病及横纹肌溶解综合征。
（3）分子点突变分析：诊断与中链酰基辅酶A脱氢酶缺乏相关的代谢性肌病及横纹肌溶解综合征。
（4）尿二羖基酸排泄：确定相应的酶缺陷的代谢肌病或横纹肌溶解综合征。