Badania laboratoryjne dobiera się do prawdopodobnej postaci rtęci i drogi narażenia. Oznaczenia rtęci w krwi i moczu wykorzystuje się jako podstawowe narzędzia oceny ekspozycji, przy czym w praktyce klinicznej zwraca się uwagę, że ich przydatność bywa różna zależnie od rodzaju narażenia (np. ekspozycja na pary rtęci elementarnej i związki nieorganiczne vs. ekspozycja na związki organiczne, takie jak metylortęć).
Równolegle, w zależności od obrazu klinicznego, wykonuje się badania oceniające narządy docelowe i możliwe powikłania, np. badanie ogólne moczu i parametry funkcji nerek (w tym w kierunku białkomoczu) oraz inne badania pomocnicze wynikające z objawów pacjenta. Interpretacja wyników powinna uwzględniać jednostki i metody pomiaru, czas od narażenia oraz możliwość narażenia mieszanego na różne formy rtęci.
W diagnostyce uwzględnia się również różnicowanie z innymi przyczynami objawów neurologicznych, nerkowych lub ze strony przewodu pokarmowego (w tym z innymi zatruciami metalami ciężkimi), a w przypadkach ekspozycji środowiskowej lub zawodowej znaczenie ma także ustalenie i ograniczenie źródła narażenia (aspekt zdrowia publicznego i medycyny pracy).