Für den behandelnden Arzt ist zunächst wichtig zu wissen, seit wann Übelkeit und Erbrechen bestehen und ob es einen Auslöser dafür gibt. Möglicherweise kann die Ursache in bestimmten Nahrungsmitteln liegen. Für die Diagnosestellung ist der Zeitpunkt des Erbrechens (zum Beispiel immer morgens) sowie Geruch und Aussehen des Erbrochenen entscheidend. Der Patient wird nach Vorerkrankungen, insbesondere Stoffwechselkrankheiten und Operationen gefragt. Er sollte ausführlich berichten, welche Begleitsymptome von ihm beobachtet worden sind, wie zum Beispiel Schwindelgefühle, Kopfschmerzen, Fieber, Gewichtsverlust, Durchfall oder Bauchschmerzen. Wichtig ist auch, ob und welche Medikamente der Patient einnimmt und ob er regelmäßig Alkohol oder Drogen konsumiert.
Bei der klinischen Untersuchung achtet der Arzt zunächst auf die körperliche Verfassung des Patienten: Wirkt die Haut ausgetrocknet, bleiben Hautfalten am Handrücken beim Hochziehen der Haut stehen? Ist er blass, wirkt er ausgezehrt und abgemagert? Diese Beobachtungen werden durch die Messung von Blutdruck und Puls ergänzt. Anschließend wird der Bauch untersucht, zunächst mithilfe eines Stethoskops, mit dem der Arzt die Darmgeräusche abhören kann. Auch die manuelle Untersuchung liefert wichtige Hinweise: Hat der Patient Schmerzen, besonders durch Druck auf bestimmte Stellen? Ist der Bauch aufgebläht, bretthart oder weich?
Die Untersuchung der Augen, insbesondere der Reaktion der Pupille auf Licht, kann Zeichen einer Hirnerkrankung zeigen. Weitere Tests wie die Auslösung der Reflexe an Armen und Beinen sind wichtig bei Verdacht auf neurologische Erkrankungen.
Als weiterführende Untersuchungen können Röntgenbilder des Brustkorbs und des Bauches sowie eine Ultraschalluntersuchung der verschiedenen Organe durchgeführt werden. Möglicherweise ist auch eine endoskopische Untersuchung des Magens oder Darms (Magen- bzw. Darmspiegelung) notwendig.
Im Labor wird eine Blutprobe untersucht. Dabei wird vor allem auf Veränderungen im Elektrolyt- und Zuckerhaushalt geachtet und verschiedene Stoffe gemessen, die auf Schäden der inneren Organe, insbesondere Leber, Bauchspeicheldrüse und Nieren, hinweisen. Außerdem werden die Blutzellen untersucht und das Blut auf Gifte oder eventuell zu hoch dosierte Medikamente überprüft.