Aufgrund der uncharakteristischen Symptome einer Zytomegalie ist die Diagnose sehr schwierig. Eine ganze Reihe anderer viraler, bakterieller oder pilzbedingter Infektionen können für ähnliche Symptome verantwortlich sein. In der Regel handelt es sich bei der Zytomegalie deshalb um eine Ausschlussdiagnostik.

Die Diagnose einer Zytomegalie bedingten Magen-Darm Infektion wird meist durch eine Probenentnahme gestellt, nachdem andere Infektionskrankheiten ausgeschlossen wurden.
Auch bei der CMV bedingten Lungenentzündung können eine Reihe anderer Erreger ähnliche Beschwerden verursachen. Es ist deshalb wichtig durch eine Untersuchung der Spülflüssigkeit der Lunge andere Ursachen der Pneumonie auszuschließen.

Auch die Blutwerte geben meist keinen genauen Aufschluss über die Ursache der Erkrankung. Sie sind bei der Zytomegalie nur unspezifisch verändert und lassen durch eine Erhöhung der Leberwerte oft an eine Hepatitis denken.

Lediglich eine Gewebsprobe kann nähere Hinweise geben. Hier werden oft charakteristisch veränderte Zellen, die sogenannten „Eulenaugenzellen" nachgewiesen, die typisch für die Zytomegalie sind.

Der serologische Nachweis (Nachweis von Antikörpern im Blut) ist zwar möglich, kann aber nicht zwischen akuter Erkrankung und bloßer Infektion unterscheiden. Bei immungeschwächten Personen ist er darüber hinaus unsicher.

In den letzten Jahren hat sich der Nachweis der Viren über Antigene oder Nukleinsäuren (DNA) bei der Zytomegalie bewährt. Die sogenannte "Immediate Early Antigen"-Bestimmung kann nur an bestimmten großen Zentren in Deutschland durchgeführt werden. Als erstes Zeichen einer CMV-Infektion ist sie in bis zu 98 Prozent der Fälle positiv.

In der Schwangerschaft kann im Rahmen der Vorsorgeuntersuchungen eine entsprechende Blutanalyse Aufschluss darüber geben, ob die Schwangere aktuell an einer Zytomegalie erkrankt ist. Allerdings gehört diese Untersuchung nicht zur Routine, sondern kann mit dem Arzt bei Verdacht auf Zytomegalie vereinbart werden.