Zunächst stellt der behandelnde Arzt dem Patienten einige Fragen zu seinen Beschwerden, um die so genannte Anamnese (Krankheitsgeschichte) zu erstellen. Dabei ist es wichtig zu wissen, wie sich das Herzklopfen anfühlt, wann und unter welchen Umständen es auftritt und wie lang es anhält. Treten außerdem weitere Begleitsymptome wie Schwindel, Druckgefühl, Schmerzen oder Angstgefühle auf, geben diese einen Hinweis auf die ursächliche Krankheit. Der Arzt wird auch erfragen, ob der Patient bereits unter Krankheiten leidet, ob er Medikamente einnimmt und wie seine Ernährungsgewohnheiten aussehen.

Bei der klinischen Untersuchung achtet der Arzt darauf, ob die Haut des Patienten blass oder rosig aussieht, ob man den Puls am Hals oder am Bauch sehen kann und er fühlt den Puls an verschiedenen Stellen immer auf beiden Seiten. Besonders wichtig beim Puls ist seine Frequenz, ob er kräftig oder schwach zu tasten ist und ob er unregelmäßig oder regelmäßig ist. Zusätzlich wird der Arzt Blutdruck und Temperatur messen und mit dem Stethoskop das Herz und die Lunge abhorchen.

Bei Herzrhythmusstörungen ist das EKG (Elektrokardiogramm) die wichtigste Methode zur Diagnosestellung. Dabei werden Elektroden auf die Brust aufgeklebt und ein Gerät misst die elektrischen Ströme, die in den Herzzellen entstehen und das Herz zum Schlagen bringen. Anhand der Aufzeichnung dieser Ströme lässt sich beurteilen, wo im Herzen Unregelmäßigkeiten auftreten. Das EKG kann in Ruhe oder unter körperlicher Belastung, zum Beispiel beim Fahrradfahren auf einem Trainer, gemessen werden. Bei Beschwerden, die nur gelegentlich auftreten ist es sinnvoll, ein Langzeit-EKG über 12 oder 24 Stunden zu erstellen. Die Elektroden bleiben dabei auf der Brust kleben und der Patient kann das kleine Gerät, das die Herzströme aufzeichnet, mitnehmen und einen Tag lang unter der Kleidung tragen. Der Arzt kann so die Funktion des Herzens bei normalen Tätigkeiten und über einen längeren Zeitraum hinweg untersuchen.

Ähnlich kann auch der Blutdruck über mehrere Stunden gemessen werden.

Im Labor wird eine Blutprobe des Patienten auf Unregelmäßigkeiten im Elektrolyt- und Hormonhaushalt untersucht und die Funktion des Blutes überprüft.

Weitere Untersuchungen, die bei der Suche nach der Ursache des Herzklopfens helfen sind das Röntgen des Brustkorbs und die Ultraschalluntersuchung des Herzens (Echokardiographie). Bei diesen bildgebenden Methoden lassen sich besonders Herzgröße, Funktion des Muskels und der Herzklappen sowie die Gefäße des Herzens beurteilen.