PCOS kan worden vastgesteld volgens de Rotterdam criteria. Deze criteria zijn in 2003 opgesteld tijdens een internationaal congres in Rotterdam.

Twee van de drie volgende symptomen dienen aanwezig te zijn:
1. Oligo- of anovulatie: een verminderde of ontbrekende eisprong
2. Hyperandrogenisme: te veel aan lichaamsbeharing, acne, kaalheid of een te hoog vrij-testosteron gehalte in het bloed. Dit laatste wordt door middel van bloedonderzoek vast gesteld.
3. De aanwezigheid van meer dan 12 cystes per eierstok. Dit wordt vastgesteld met behulp van een (inwendige) echo.

Doordat iemand 2 van de 3 kenmerken moet hebben om PCOS te hebben, zijn er dus ook grote verschillen tussen vrouwen met PCOS. Het kunnen bijvoorbeeld kenmerk 1 en 2 zijn, maar ook 1 en 3. Hierdoor kunnen de klachten ook erg verschillen.

In de praktijk blijkt dat verschillende ziekenhuizen er verschillende protocollen op na houden omtrent de diagnose van PCOS. Ook de behandeling ervan verschilt.

Om PCOS vast te stellen behoren bloedonderzoek en echoscopisch onderzoek plaats te vinden.

Bloedonderzoek
Om na te gaan hoe hoog de waarden van het FSH, LH, testosteron, oestrogeen, progesteron zijn, wordt het bloed onderzocht. Dit gebeurt meestal tien dagen na een menstruatie en kan op een later tijdstip worden herhaald. Bij afwijkingen in deze waarden vindt eventueel verder onderzoek plaats. Onder andere naar de waarden van de bloedsuikers (glucose), insuline en cholesterol.

Echoscopie
Door middel van inwendig echoscopisch onderzoek kunnen de eierstokken worden beoordeeld op het voorkomen van meerdere eiblaasjes.
In de normale situatie ziet men door middel van inwendige echoscopie, tot halverwege de cyclus, in elke eierstokdrie tot acht eiblaasjes (3-10 mm in doorsnede). Bij PCOS zijn er vaak (niet altijd) meer dan tien tot twaalf eiblaasjes in een of beide eierstokken te zien.