Za możliwy ból neuropatyczny przemawiają wywiad wskazujący na odpowiednie uszkodzenie lub chorobę układu somatosensorycznego oraz neuroanatomicznie prawdopodobne rozmieszczenie bólu. Rozpoznanie prawdopodobnego bólu neuropatycznego wymaga dodatkowo stwierdzenia w badaniu klinicznym objawów czuciowych zgodnych z lokalizacją domniemanego uszkodzenia. Pewny ból neuropatyczny wymaga ponadto potwierdzenia za pomocą obiektywnego badania uszkodzenia lub choroby układu somatosensorycznego, które może wyjaśniać występowanie bólu.
Nawet określenie bólu jako „pewnego” w tym systemie stopniowania oznacza wysoki stopień pewności, że spełnione są kryteria bólu neuropatycznego, i nie zawsze pozwala na jednoznaczne wykazanie związku przyczynowego między stwierdzoną zmianą a bólem.
W zależności od podejrzewanej przyczyny wykorzystuje się między innymi badania neurofizjologiczne, badania obrazowe, badania laboratoryjne oraz biopsję skóry w diagnostyce neuropatii cienkich włókien. Kwestionariusze przesiewowe, takie jak DN4, LANSS i painDETECT, mogą pomagać w identyfikacji cech sugerujących ból neuropatyczny, lecz nie zastępują wywiadu, badania klinicznego ani ustalenia przyczyny.