Диагностика отравления стрихнином проводится с учетом данных анамнеза, клинических признаков и результатов аутопсии в случае летального исхода. Сообщение владельца животного о возможном поедании приманки, а также об охоте животного (кошки) на грызунов, которые могут быть отравлены и стать легкой добычей именно по этой причине, дают право предполагать отравление, однако, симптомы интоксикации стрихнином могут быть схожи с симптомами отравления некоторыми другими ядовитыми соединениями, что также необходимо учитывать.
Какие-либо специфические методы диагностики обычно не используются ввиду острого развития клинических симптомов и необходимости немедленного оказания помощи, однако, в дальнейшем необходимо исключение различных дифференциальных диагнозов, тактика ведения пациента при которых отличается от таковой при отравлении стрихнином. С этой целью может быть рекомендовано рентгенографическое исследование, компьютерная или магнитно-резонансная томография (что, однако, не является широко доступным), электроэнцефалография.
Проводятся и стандартные лабораторные исследования – общий и биохимический анализы крови, общий анализ мочи и т.д. Посмертно может быть осуществлено обнаружение следов стрихнина в желудочно-кишечном тракте (токсикологические исследования).